紅外漫反射附件的原理及應用

1、.TENSOR-27紅外漫反射附件一、 漫反射原理及測量（一）漫反射基本原理當光照射到疏松的固態(tài)樣品的表面時，除有一部分被樣品表面立即反射出來（稱為鏡反射光）之外，其余的入射光在樣品表面產(chǎn)生漫射，或在樣品微粒之間輾轉(zhuǎn)反射逐漸衰減，或為穿入內(nèi)層后再折回的散射。這些接觸樣品微粒表面后被漫反射或散射出來的光具有吸收衰減特性，這就是漫反射產(chǎn)生光譜的基本原因。漫反射裝置的作用就是最大強度地把這些漫射、散射出來的光能收聚起來送入檢測器，使得到具有良好信噪比的光譜信號。（二）漫反射的測量由于光線照射到固體樣品上時，鏡面反射和漫反射是同時存在的，將待測樣品在合適的基質(zhì)中稀釋，能夠有效的消除鏡面反射和避免產(chǎn)生吸

2、收峰飽和的現(xiàn)象。稀釋基質(zhì)應在研究波數(shù)范圍內(nèi)對IR光無吸收且有較高反射能力，常用的稀釋基質(zhì)有KCl和KBr等。鹵化鉀與樣品的比例一般在20: 1至10: 1之間。測試時將鹵化鉀與樣品混合裝入樣品槽即可測得混合粉末的漫反射譜，將該譜與鹵化鉀粉末的漫反射相比就得到樣品的漫反射譜。漫反射譜有兩種表示方式，一種用漫反射率(漫反射光與入射光強度之比)來表示，另一種用Kubelka-Munk函數(shù)f(R)來表示。漫反射用于定量分析時，與樣品濃度C呈線性關(guān)系的不是峰高，是根據(jù)Kubelka-Munk函數(shù)得出的f(R)。漫反射率和樣品濃度的關(guān)系可由Kubelka-Munk方程來描述：f(R)=(1- R)2/2R

3、=K/S上式中f(R)稱為K-M函數(shù)，R代表樣品層無限厚時的漫反射率（實際上幾個毫米厚度就可以了），K為樣品的吸光系數(shù)，S為樣品的散射系數(shù)（與樣品粒度有關(guān)，粒度一定時為常數(shù)）。由于K與粉末樣品濃度C成正比，由此可知，f(R)與C成正比，這是漫反射定量分析的依據(jù)。下圖為咖啡因的紅外透射譜和K-M譜圖：從圖可以看出漫反射K-M圖與透射吸收法得到的譜圖形狀基本一致。圖1 咖啡因紅外透射譜圖圖2 咖啡因K-M譜圖使用K-M方程時要注意以下問題：（1） 在高濃度區(qū)域，K-M方程不適用，一般需將樣品稀釋到無吸收的鹵化鉀基質(zhì)中進行測量。樣品濃度要在10%以下。（2） 當用鹵化鉀做參比樣品時，R可用R（樣品）

4、和R（參比）之比取代來計算，即R=R（樣品）/R（參比）。（3） 散射系數(shù)S與樣品密度和粒子尺寸有關(guān)。當比較一系列化合物的漫反射譜時，粒子尺寸和樣品密度也應保持一致。（4） 鹵化鉀反射率與粒子尺寸有關(guān)，粒徑越小，測得漫反射譜質(zhì)量越好。二、 漫反射裝置漫反射附件 樣品底架 樣品架 樣品槽 矯正鏡面三、 漫反射技術(shù)的應用漫反射技術(shù)主要用于測量粉末樣品和渾濁的液體，適用于不可用壓片法測量的樣品。在高分子材料及其添加劑、煤、礦物、纖維等的IR測量中得到廣泛應用。 1、要求不改變初始狀態(tài)的樣品在很多研究工作中，要求保持樣品的初始狀態(tài)，但經(jīng)過紅外制樣后往往會改變了這種初始狀態(tài)，而使用漫反射光譜測量可以滿足

5、這一要求。如為了連續(xù)觀測導電高分子粉末樣品在空氣中的氧化降解或者分析固體樣品的表面形貌，把樣品制成KBr壓片顯然是不適宜的。2、難以壓片制樣的樣品 對于某些難以碾碎或者顏色太深的樣品，不適宜用紅外壓片法制樣。如煤、礦物、導電高分子等通常有很深的顏色，進行正常的透射測量，必須采用極薄的膜，而且由于光的散射得不到高質(zhì)量的光譜；纖維、橡膠等難碾碎制樣的樣品，用紅外透射測量也是很困難的。而漫反射基本不需要制樣，對于該類樣品非常適用。四、漫反射技術(shù)特點1、漫反射技術(shù)適用于難用壓片法測量的樣品和需維持表面形貌的固體樣品，在高分子材料及其添加劑、煤、礦物、纖維等的IR測量中得到廣泛應用。但漫反射光強度弱，因此需要傅里葉變換