طیف سنج مادون قرمز FTIR
طیف سنج مادون قرمز (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy یا FTIR) یکی از ابزارهای مهم در شیمی تجزیه و شناسایی مواد است. این دستگاه از انرژی مادون قرمز برای شناسایی و تجزیه و تحلیل پیوندهای شیمیایی و ساختارهای مولکولی استفاده می کند. دستگاه طیف سنج FTIR بادقت و سرعت بالایی اطلاعات مربوط به ترکیبات شیمیایی را ارائه می دهد و در زمینه های مختلف از جمله شیمی، زیست شناسی، محیط زیست و صنایع مختلف کاربرد دارد.
-
اصول طیف سنجی مادون قرمز
طیف سنجی مادون قرمز براساس جذب انرژی مادون قرمز توسط مولکول ها کار می کند. هر مولکول به دلیل نوع پیوندهای شیمیایی خود (پیوندهای کووالانسی، کششی، خمشی و…) انرژی مادون قرمز را در طول موج های خاصی جذب می کند. این جذب باعث ارتعاشات مولکولی می شود که در قالب طیف قابل مشاهده و تحلیل هستند.

-
مراحل اصلی فرآیند طیف سنجی مادون قرمز
- تابش انرژی مادون قرمز به نمونه
- جذب انرژی توسط پیوندهای شیمیایی خاص
- ثبت میزان جذب به عنوان تابعی از طول موج یا عدد موج (Wavenumber)
- تولید طیف که مشخصه ای منحصربه فرد از نمونه است

-
اجزای طیف سنج مادون قرمز FTIR
یک دستگاه FTIR از بخش های زیر تشکیل شده است:
-
منبع نور مادون قرمز
منبع انرژی مادون قرمز (مانند لامپ گلوبر یا لامپ سرامیکی) نور مادون قرمز را در محدوده طول موج 4000 تا 400 سانتی متر تولید می کند.
-
اینترفرومتر (Interferometer)
این قسمت قلب دستگاه FTIR است و نقش اصلی در تولید و پردازش سیگنال های مادون قرمز دارد. اینترفرومتر با استفاده از دو آینه (یکی ثابت و دیگری متحرک) و یک منشور پرتو نور را به پرتوهای تداخلی تبدیل می کند.
-
نمونه گیر (Sample Holder)
این قسمت همان جایی است که نمونه قرار می گیرد. نمونه می تواند به صورت جامد، مایع یا گاز باشد. تکنیک های مختلفی برای آماده سازی نمونه وجود دارد. (مانند روش ATR برای جامدات یا سلول های مایع)
-
آشکارساز (Detector)
آشکارساز، سیگنال های مادون قرمز را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. انواع مختلف آشکارسازها مانند DTGS یا MCT وجود دارند.
-
سیستم کامپیوتری و پردازش داده
داده های خام از اینترفرومتر توسط تکنیک تبدیل فوریه به طیف قابل تحلیل تبدیل می شوند. این سیستم همچنین امکان مقایسه با پایگاه داده ها را برای شناسایی ترکیبات فراهم می کند.
-
نحوه کارکرد طیف سنج مادون قرمز FTIR
۱- تولید پرتو مادون قرمز
دستگاه FTIR پرتوهای مادون قرمز را در محدوده مشخصی از طول موج ها تولید می کند.
۲- ایجاد تداخل پرتوها در اینترفرومتر
پرتو مادون قرمز توسط اینترفرومتر تقسیم شده و به دو پرتو جداگانه تبدیل می شود. یکی از این پرتوها از آینه ثابت بازتاب شده و دیگری از آینه متحرک عبور می کند. زمانی که این دو پرتو با هم ترکیب می شوند، الگوی تداخلی ایجاد می شود.
۳- عبور پرتو از نمونه
پرتو تداخلی از نمونه عبور می کند. پیوندهای شیمیایی موجود در نمونه طول موج های خاصی از این پرتو را جذب می کنند.
۴- ثبت سیگنال توسط آشکارساز
در این مرحله آشکارساز تغییرات انرژی پرتو عبوری را ثبت می کند. این اطلاعات به صورت سیگنال های الکتریکی ذخیره می شوند.
۵- تبدیل فوریه و تولید طیف
داده های خام توسط کامپیوتر پردازش و با استفاده از تبدیل فوریه به طیف مادون قرمز تبدیل می شوند. این طیف شامل پیک هایی است که هرکدام نشان دهنده جذب انرژی در طول موج خاصی است و اطلاعاتی در مورد گروه های عاملی و ساختار مولکولی ارائه می دهد.
-
روش های آماده سازی نمونه
۱. جامدات
به صورت قرص پتاسیم برمید (KBr): نمونه پودر شده با پتاسیم برمید مخلوط و فشرده می شود.
با استفاده از تکنیک ATR (Attenuated Total Reflectance): نیازی به آماده سازی خاص ندارد.
۲. مایعات
در سلول هایی با دیواره های شفاف مانند سلول NaCl یا KBr قرار داده می شوند.
۳. گازها
در محفظه های گازبندی شده با مسیر نور بلند قرار داده می شوند.

-
مزایای طیف سنج مادون قرمز FTIR
- سرعت و دقت بالا: امکان تحلیل سریع و دقیق ساختار مولکولی
- عدم تخریب نمونه: بیشتر نمونه ها بدون تغییر باقی می مانند
- انعطاف پذیری بالا: قابلیت تحلیل انواع نمونه های جامد، مایع و گاز
- تحلیل کیفی و کمی: شناسایی گروه های عاملی و تعیین غلظت ترکیبات
- استفاده از پایگاه داده: شناسایی خودکار ترکیبات با مقایسه طیف ها
-
معایب طیف سنج مادون قرمز FTIR
- حساسیت کمتر نسبت به تکنیک هایی مانند کروماتوگرافی جرمی (دستگاه GC-MS)
- نیاز به آماده سازی دقیق برخی نمونه ها (مانند جامدات)
- محدودیت در شناسایی ترکیبات با گروه های عاملی مشابه
-
کاربردهای طیف سنج مادون قرمز FTIR
طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) یکی از ابزارهای حیاتی در بسیاری از صنایع و حوزه های تحقیقاتی است که برای شناسایی و تحلیل ساختارهای شیمیایی و ترکیبات مختلف استفاده می شود. در زیر به برخی از کاربردهای کلیدی این تکنیک اشاره می شود:
۱) شیمی و مواد
- شناسایی ترکیبات آلی و معدنی: FTIR به طور گسترده ای برای شناسایی و بررسی ساختار مولکول های آلی و معدنی به کار می رود. این تکنیک قادر است پیوندهای شیمیایی و گروه های عاملی موجود در نمونه ها را با دقت شناسایی کند.
- بررسی ساختار پلیمرها و مواد شیمیایی: در صنعت پلیمر، از FTIR برای تحلیل ساختار و ترکیب پلیمرها، ارزیابی تغییرات شیمیایی و کنترل کیفیت محصولات استفاده می شود. همچنین در شناسایی و تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی پیچیده نقش مهمی دارد.
۲) زیست شناسی و داروسازی
- شناسایی پروتئین ها، لیپیدها، و اسیدهای نوکلئیک: FTIR ابزار کارآمدی برای مطالعه و شناسایی ترکیبات زیستی مانند پروتئین ها، لیپیدها، و اسیدهای نوکلئیک است. این تکنیک می تواند تغییرات ساختاری در مولکول های زیستی را که در اثر واکنش های شیمیایی یا شرایط محیطی رخ می دهد، شناسایی کند.
- کنترل کیفیت داروها: در صنعت داروسازی، FTIR برای کنترل کیفیت و اطمینان از خلوص و ترکیب صحیح مواد دارویی به کار می رود. این روش توانایی تشخیص ناخالصی ها و تأیید هویت ترکیبات دارویی را داراست.
۳) محیط زیست
- تحلیل آلاینده های گاز و مواد آلی در آب و خاک: FTIR روشی موثر برای شناسایی آلاینده های زیست محیطی مانند گازهای آلاینده و مواد آلی موجود در نمونه های آبی و خاکی است. این تکنیک در پایش آلودگی های زیست محیطی و ارزیابی تاثیرات زیستی آن ها اهمیت بسزایی دارد.
۴) علوم جنایی
- شناسایی الیاف، رنگ ها، و بقایای مواد شیمیایی در صحنه جرم: در حوزه پزشکی قانونی، FTIR برای تجزیه و تحلیل شواهدی مانند الیاف، رنگ ها، و بقایای شیمیایی در صحنه جرم استفاده می شود. این تکنیک به شناسایی مواد و تعیین مسیر احتمالی وقوع جرم کمک شایانی می کند.
۵) صنایع غذایی
- بررسی کیفیت و ترکیبات مواد غذایی: FTIR در صنعت غذا برای تحلیل کیفیت و ترکیب مواد غذایی به کار می رود. این روش می تواند برای تشخیص تقلبات غذایی، تعیین تازگی و خلوص محصولات و همچنین شناسایی افزودنی ها و نگهدارنده های غیرمجاز استفاده شود.
جمع بندی
دستگاه طیف سنج مادون قرمز FTIR یکی از ابزارهای قدرتمند در شناسایی و تحلیل ترکیبات شیمیایی است. این دستگاه با بهره گیری از تابش مادون قرمز و تکنیک تبدیل فوریه، اطلاعات دقیقی در مورد ساختار مولکولی نمونه ارائه می دهد. سرعت، دقت و انعطاف پذیری این روش، آن را به یکی از پرکاربردترین تکنیکهای طیف سنجی در علوم مختلف تبدیل کرده است. باوجود برخی محدودیت ها، طیف سنج مادون قرمز FTIR همچنان به عنوان ابزاری کلیدی در تحقیقات علمی و صنعتی شناخته می شود.
جهت اطلاع از موجودی کالاها و قیمت ها با مشاورین فروش شرکت تجهیزات آزمایشگاهی مهام آزما ۰۲۱۸۸۵۰۹۳۸۴ – ۰۲۱۸۶۰۴۵۸۷۰ در ارتباط باشید.
بدون نظر