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Was ist Infrarotspektroskopie?

Die Infrarotspektroskopie (IR) beruht auf der Tatsache, dass die meisten Moleküle Licht im infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums absorbieren und diese Energie in Molekülschwingungen umgewandelt wird. Diese Absorption ist spezifisch für die im Molekül vorhandenen Bindungen zwischen Atomen. Mit einem Spektrometer wird diese Absorption infraroten Lichtes durch das Probenmaterial in Abhängigkeit von der Wellenlänge gemessen (typischerweise als Wellenzahlen von 4000 bis 600 cm-1).

Das Ergebnis ist ein Spektrum, das einen charakteristischen "molekularen Fingerabdruck" liefert, mit dem Proben auf viele verschiedene organische und anorganische Komponenten untersucht, identifiziert und geprüft werden können.

ATR spectrum polycarbonate
Beispiel: Ein Polycarbonatspektrum aufgenommen mit ATR.

Was ist Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie (FT-IR)?

Anstatt die Probe nacheinander mit einzelnen Wellenlängen auf die Absorption zu überprüfen (dispersiv), macht die FT-IR-Spektroskopie es möglich alle spektralen Informationen zugleich aufzunehmen.

Dazu wird eine kontinuierliche Lichtquelle benötigt, um Licht über einen breiten Bereich von Infrarotwellenlängen zu erzeugen. Dieses Infrarotlicht durchläuft zuerst ein Interferometer und dann die Probe.

Dies ergibt ein Interferogramm, quasi ein Rohsignal, welches die Lichtintensität in Abhängigkeit der Position eines Spiegels repräsentiert. Dieses Signal muss dann Fourier transformiert (FT) werden, um die vertraute IR-Darstellung der Intensität über der Wellenzahl zu erzeugen. Daher der Name "FT-IR" oder „FTIR“.

Welche Vorteile hat FT-IR?

Die Erfassung von FT-IR-Spektren ist deutlich schneller als mit dispersiven Geräten. Zusätzlich zeigen diese Spektren ein signifikant höheres Signal-Rausch-Verhältnis. Außerdem ist die Wellenlängenskala mit einem präzisen Laser kalibriert, wodurch Spektren eine hohe Wellenlängengenauigkeit aufweisen.

Wie misst man FT-IR?

Dies hängt von der Probe ab, die analysiert werden muss. Klassischerweise wurde eine ansonsten feste Probe entweder mit IR-transparentem Kaliumbromid (KBr) verrieben und zu einem Pellet gepresst oder in dünne Scheiben geschnitten und zwischen zwei KBr-Fenster gelegt. Flüssige Stoffe werden entweder direkt gemessen oder mit einer IR-transparenten Flüssigkeit verdünnt (z.B. CCl4).

Diese mühselige Präparation wurde in vielen Fällen durch die ATR-FT-IR-Spektroskopie abgelöst, eine zumeist zerstörungsfreie Technik, die sich zur Analyse von Feststoffen und Flüssigkeiten in ihren jeweiligen Formen eignet.

Was ist ATR?

ATR steht für abgeschwächte Totalreflexion und ist das Standardverfahren zur Messung von FT-IR-Spektren. Das Infrarotlicht durchläuft einen speziellen Kristall (aus Diamant, ZnSe oder Germanium) und wechselwirkt mit der auf dem Kristall liegenden Probe.

Daraus ergibt sich ein Spektrum, das alle substanzspezifischen Charakteristika zeigt, wobei sich das Intensitätsverhältnis dieser Absorptionsbanden aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten von einem herkömmlichen Transmissionsspektrum unterscheiden kann.

Lernen Sie mehr über FT-IR-Spektroskopie über unser interaktives "IR-Tutorial" oder schauen Sie unsere Lernvideos an. In diesen erläutern wir Schritt-für-Schritt wie FT-IR-Spektren gemessen und die erhaltenen Daten ausgewertet werden.