简而言之，红外光谱法是一种用途广泛的技术，能够分析所有三种主要物质状态的样品：固体、液体和气体。关键不在于样品本身的物理状态，而在于如何对其进行分析准备。
任何红外光谱样品最重要的要求是红外透明性。样品以及用于盛放或容纳它的任何材料，都必须允许红外辐射穿过，才能成功进行测量。
核心原理：红外透明性
要了解可以使用哪些样品，我们必须首先了解该技术的工作原理。红外光谱法测量样品化学键吸收的特定红外光频率。
为什么透明性至关重要
为了让仪器的检测器测量吸收了哪些频率，光必须首先能够穿过样品。如果样品不透明或散射光线过多，则无法收集到有意义的数据。
这一原理决定了样品制备的各个方面。目标始终是创建足够薄、足够稀释或悬浮在对红外光束透明的介质中的样品。
盐片（NaCl 和 KBr）的作用
您经常会看到氯化钠（NaCl）和溴化钾（KBr）等材料用于制作样品架、窗口和压片。这是因为它们的离子键在中红外区域不吸收光，使其对光谱仪来说实际上是“隐形”的。
分析固体样品
制备固体样品通常是最复杂的过程，因为它们必须转化为对红外辐射透明的形式。
压片技术
最常用的方法是将少量固体样品与干燥的、红外透明的盐粉（通常是溴化钾（KBr））精细研磨。然后将这种混合物置于巨大的压力下，形成一个小的、透明的圆盘或“压片”，可以直接放置在光谱仪的光束中。
糊剂技术
另一种方法是将固体研磨成非常细的粉末，然后与一两滴重油（例如石蜡油（Nujol））混合。这会形成一种浓稠的糊状物，然后将其涂抹在盐片上。油本身的谱图必须从最终结果中减去。
其他固体技术
对于某些聚合物，可以通过将材料溶解在合适的溶剂中，然后将其蒸发到盐片上，留下薄薄的浇铸膜来制备样品。
分析液体和气体样品
液体和气体通常更容易制备，因为它们本身比块状固体不透明度低。
液体样品池
最直接的液体方法是在两块抛光的盐片（如NaCl或KBr）之间放置一滴。将盐片压在一起，形成一层极薄的液体膜，足以进行分析。
气体样品池
气体样品使用专门的气体池进行分析。这些是两端带有红外透明窗口的管子。由于气体的密度非常低，因此吸收的红外光非常少，这些池必须具有非常长的光程（通常为5到10厘米或更长），以确保足够多的分子与光束相互作用，从而产生可测量的信号。
了解实际限制
尽管用途广泛，但红外光谱法并非没有挑战，其中大多数与样品制备有关。
水的挑战
水性（水基）样品极难分析。水本身具有非常强、宽的红外吸收带，可以掩盖样品的信号。此外，最常见的盐片（NaCl和KBr）是水溶性的，会很快损坏。
样品制备是关键
不良的制备是数据不佳最常见的原因。对于固体，如果颗粒研磨得不够细，它们会散射红外光束而不是吸收它，从而导致光谱失真和无法使用。
浓度和光程
红外信号的强度与样品的浓度以及光线穿过它的距离成正比。这就是为什么纯液体在非常薄的膜中运行，而低浓度气体需要非常长的光程。
为您的样品做出正确选择
您的方法将完全取决于您需要分析的材料的物理状态和性质。
- 如果您的主要关注点是纯固体： KBr压片和糊剂技术是产生高质量、定量数据的标准方法。
- 如果您的主要关注点是纯液体： 在两块盐片之间形成薄膜是最快、最直接的分析方法。
- 如果您的主要关注点是气体： 您将需要一个专门的长光程气体池来获得可测量的信号。
- 如果您的样品溶解在溶剂中： 您必须确保溶剂本身在感兴趣的红外区域是透明的，并使用对该溶剂具有抵抗力的液体池。
最终，成功的红外分析与其说取决于样品的状态，不如说取决于正确制备样品以使其对红外光透明。
总结表：
| 样品状态 | 常用制备方法 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 固体 | KBr压片或糊剂（石蜡油） | 必须研磨至细粉，以避免光散射 |
| 液体 | 盐片（NaCl/KBr）之间的薄膜 | 需要红外透明溶剂；避免水 |
| 气体 | 长光程气体池 | 低密度需要更长的光程才能检测 |
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