IR 분광학 및 FTIR 분광학: FTIR 분광계 작동 방식 및 FTIR 분석

Jan 08, 2024

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푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법은 감도, 유연성, 특이성 및 견고성의 고유한 조합으로 인해 오늘날 매우 인기 있는 기술입니다. 고체, 액체 및 기체 분석물에 대처할 수 있는 이 방법은 과학 분야에서 가장 널리 사용되는 분석 도구 기술 중 하나가 되었습니다. 물에 대한 상대적인 불내성, 분석 매트릭스의 물리적 특성에 대한 민감성 등 FTIR에는 여러 가지 알려진 제한 사항이 있음에도 불구하고 매우 인기가 높으며 식품 및 음료와 같은 다양한 산업 전반에 걸쳐 일반적으로 사용됩니다.1 화학, 공학, 환경,2 제약3, 바이오매스4 및 임상 환경5에서 사용할 수 있습니다.5 이제 적합한 계측 형태에는 벤치탑, 휴대용 및 온라인 실시간 장치가 모두 포함됩니다.

IR 분광학이란 무엇입니까?

FTIR 분광학이란 무엇이며 FTIR과 IR 분광학의 차이점은 무엇입니까?

FTIR은 어떻게 작동하나요?

FTIR 분석 및 FTIR 데이터 수집

IR 스펙트럼 및 FTIR 스펙트럼IR 스펙트럼 차트를 해석하는 방법

중적외선/FTIR 분광법의 장점, 단점 및 용도

FTIR 애플리케이션 – 현재와 미래

인간의 눈은 훨씬 더 넓은 전자기파 스펙트럼 중 극히 일부만을 볼 수 있습니다(그림 1). 가시광선 스펙트럼의 에너지가 높은 쪽에 자외선(UV) 영역이 있고 에너지가 낮은 쪽에 적외선(IR)이 있습니다. 유기 화합물 분석에 가장 유용한 IR 영역은 파장이 2,500~16,000nm인 경향이 있습니다. 원적외선, 중적외선, 근적외선(NIR)은 "분자 분광학"에 포함됩니다.

IR 분광학은 IR 빛과 물질의 상호 작용에 대한 연구로, IR 빛의 파수 범위는 12,800~10cm-1에 이릅니다. 역사적으로 IR은 일반적으로 "파수"로 설명되는 경향이 있으며, 여기서 모든 파수는 파장에 반비례합니다. 따라서 파장이 짧을수록 파수는 더 커집니다. 이는 주어진 거리에 더 많은 파동이 들어갈 수 있다는 사실을 의미합니다. 원적외선은 일반적으로 500~20cm-1, 중간 IR은 4,000~500cm-1, NIR은 일반적으로 ~10,000~4,000cm-1 사이의 방사선으로 정의됩니다.

IR 광은 원자 사이의 분자 결합과 결합 끝에 존재하는 원자 유형을 기반으로 특정 주파수의 분자에 흡수됩니다. IR 영역의 광자 에너지는 공유 결합된 원자의 진동 여기를 유도합니다. 이러한 공유 결합은 종종 늘어나고, 구부러지고, 회전하고 가위질할 수 있는 견고한 스프링처럼 작동하는 것으로 간주됩니다(그림 2). 에너지가 더 높은 중적외선 복사는 에너지가 분자에 흡수될 때 기본 진동을 자극하여 분자를 바닥 상태에서 첫 번째 진동 상태로 올립니다. 이와 대조적으로 NIR 분광법은 기본 진동에서 생성된 "배음"의 결합 밴드로 구성됩니다. 독자는 또한 왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에서 제공하는 유용한 추가 소개 자료를 참조할 수 있습니다.

그림 2: IR 빛에 의해 자극될 때 분자 원자 결합에 대해 발생할 수 있는 3차원 움직임을 보여주는 애니메이션. 이러한 움직임으로 인해 우리가 관찰하는 IR 스펙트럼 흡광도 밴드가 생성됩니다. 출처: YouTube https://www.youtube.com/watch?v=0S_bt3JI150에서 가져옴

IR과 FTIR의 차이점은 후자가 원시 신호인 간섭계로 구성된다는 것입니다. 이는 파장의 함수(분산 장비에서 발생하는 것처럼)가 아니라 간섭계 내부 거울 위치의 함수로 빛의 강도를 나타냅니다. "FT" 입니다. 파수의 함수로 강도를 생성하려면 먼저 신호를 푸리에 변환(FT)해야 합니다.