Kbr 与 Atr 有何区别？红外光谱法选择指南

从根本上讲，KBr 和 ATR 之间的区别在于测量红外光谱的两种基本不同方式。KBr 压片法是一种透射技术，红外光束穿过制备好的样品，而衰减全反射 (ATR) 是一种表面反射技术，红外光束仅与样品的最顶层相互作用。

在 KBr 和 ATR 之间做出的核心决定是一种权衡：KBr 方法提供经典、高保真的透射光谱，但需要大量的样品制备和技巧。ATR 提供无与伦比的速度和简便性，但仅分析样品表面，并可能引入可预测的光谱变化。

理解基本原理

要选择正确的方法，您必须首先了解每种方法如何生成光谱。它们不能互换，它们背后的物理学决定了它们的优势和劣势。

溴化钾 (KBr) 压片法是一种经典的透射技术。首先，将少量固体样品研磨成极其细的粉末。

然后将这种粉末与干燥的、红外级 KBr 粉末充分混合。使用 KBr 是因为它对红外辐射是透明的，并且在压力下会形成坚硬的玻璃状圆片。

将这种混合物在高真空和高压下压制成小的、透明的压片。然后红外光束直接穿过这个压片，检测器测量样品吸收了哪些频率的光。

衰减全反射 (ATR) 是一种表面分析技术，需要 ATR 附件，通常包含一个高折射率晶体（如金刚石、硒化锌或锗）。

将样品（固体或液体）紧密压在与该晶体接触的表面上。红外光束以一定角度射入晶体，使其发生内部反射。

在每次反射点，一个称为倏逝波的电磁波会穿透晶体表面之外的极短距离（通常为 0.5 至 2 微米）并进入您的样品。如果样品在特定频率下吸收红外光，它就会衰减这个波，反射回来的光束会将光谱信息传送到检测器。

这两种方法的日常操作体验和产生的数据截然不同。

KBr 方法劳动强度大。它需要仔细的研磨、称重、混合和压制。对于有经验的用户来说，整个过程可能需要 5-15 分钟/样品，并且会消耗样品。

相比之下，ATR 几乎不需要样品制备。您只需将样品放在晶体上，使用内置夹具施加压力，然后运行扫描。用沾有溶剂的棉签清洁晶体只需几秒钟。

KBr 光谱是“真正的”透射光谱，通常是历史光谱库中发现的标准格式。峰值强度与光束路径上官能团的浓度直接相关。

ATR 光谱在技术上是反射光谱，尽管软件会将其转换为看起来像吸收光谱的格式。然而，一个关键的伪影仍然存在：倏逝波的穿透深度与波长相关。它在较长波长（较低波数）处穿透得更深，导致该区域的峰值看起来比 KBr 光谱中更强。现代软件可以对此进行校正。

没有一种方法是完美的。您的成功取决于您是否了解它们固有的局限性。

KBr 具有很强的吸湿性，意味着它很容易吸收大气中的水分。如果您的 KBr 粉末没有保持绝对干燥，或者您在潮湿的环境中制备压片，您将看到 O-H 伸缩振动（约 3400 cm⁻¹）和 H-O-H 弯曲振动（约 1640 cm⁻¹）出现大而宽的峰，这些峰可能会掩盖您实际样品的峰。

ATR 仅分析样品最顶部的几微米。这对于分析表面层、涂层或不透明材料是一个显著优势。但是，如果您的样品是不均匀的（例如，带有表面添加剂的聚合物），ATR 光谱将不能代表主体材料。

ATR 要想奏效，样品必须与晶体紧密接触。对于坚硬、不规则的固体，可能很难实现足够的接触，从而导致光谱微弱或失真。软粉末和液体没有这个问题。

如果样品没有研磨得足够细以用于 KBr 压片，其颗粒可能会散射红外光束。这通常会导致基线倾斜和峰形失真，这种现象被称为克里斯蒂安森效应。

您的选择应由您的样品类型、分析目标和所需吞吐量决定。

最终，正确的选择取决于在分析纯度需求与实际效率要求之间取得平衡。