FTIR و ATR

مقدمة :

FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) وATR (Attenuated Total Reflectance) هما تقنيتان طيفيتان تُستخدمان لتحليل المواد من خلال دراسة امتصاص الأشعة تحت الحمراء. توفر هذه التقنيات معلومات عن التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية للمواد. تعتبر FTIR و ATR تقنيتين قويتين في الفيزياء لتحليل الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد. من خلال فهم مبدأ الامتصاص والتحليل الطيفي، تسهم FTIR و ATR في تعزيز الأبحاث والتطبيقات العلمية في مجالات متعددة، مما يفتح آفاقًا جديدة في تطوير المواد والتكنولوجيا.

المبدأ الفيزيائي :

1.FTIR:

• تحويل فورييه : تعتمد FTIR على قياس الامتصاص في نطاق الأشعة تحت الحمراء. يتم استخدام جهاز يسمى مطياف FTIR الذي يلتقط البيانات الزمنية، ثم يتم تحويل هذه البيانات إلى طيف باستخدام تحويل فورييه.

• الامتصاص الطيفي : عندما يُسقط شعاع الأشعة تحت الحمراء على العينة، يتم امتصاص بعض الأطوال الموجية بواسطة الروابط الكيميائية في المادة. كل نوع من الروابط يمتص ترددات معينة، مما يؤدى إلى ظهور طيف فريد يمكن تحليله لتحديد التركيب الكيميائي للمادة.

2.ATR:

• الانعكاس الكلي : تعتمد ATR على مبدأ الانعكاس الكلي. يتم توجيه شعاع الضوء إلى العينة بزاوية معينة. عندما يدخل الضوء إلى العينة، يتم امتصاص بعض الأطوال الموجية نتيجة اهتزاز الروابط الكيميائية.

• عمق الامتصاص : في ATR، يتم قياس الضوء الذي ينعكس من السطح. تستخدم هذه التقنية عادةً بلورات خاصة (مثل كريستالات الزنك سيلينيد أو الماس) لتقليل العمق المطلوب لاختراق الضوء في العينة، مما يسمح بتحليل المواد السائلة والصلبة بسهولة.

  

تطبيقات FTIR و ATR في الفيزياء:

1. تحليل المواد العضوية:

   تُستخدم FTIR و ATR لتحليل المركبات العضوية، مثل الأدوية والمواد الكيميائية. تساعد هذه التقنية في تحديد التركيب الكيميائي والوظيفي للمركبات.

2. دراسة البوليمرات :

   تُستخدم هذه التقنيات لدراسة خصائص البوليمرات، بما في ذلك التركيب، والخصائص الحرارية، والتفاعلات مع المواد الأخرى. تساعد FTIR و ATR في فهم سلوك البوليمرات تحت ظروف مختلفة.

3. تحليل المواد النانوية :

   تُستخدم FTIR و ATR لدراسة المواد النانوية، حيث يمكن أن تكشف عن الخصائص الكيميائية والفيزيائية لهذه المواد، مما يسهم في تطوير تطبيقات جديدة في التكنولوجيا.

4. تطبيقات في علم المواد :

   تُستخدم FTIR و ATR لدراسة التفاعلات الكيميائية في المواد، بما في ذلك التغيرات في التركيب تحت تأثير الحرارة أو الضغط. تساعد هذه الدراسات في تطوير مواد جديدة وتحسين المواد الموجودة.

5. تحليل بيئي :

تُستخدم FTIR و ATR في تحليل العينات البيئية، مثل المياه والتربة، للكشف عن الملوثات والمواد الكيميائية الضارة.

المزايا الفيزيائية لـ FTIR و ATR:

• حساسية عالية : توفر FTIR و ATR حساسية عالية للكشف عن كميات صغيرة من المواد.

• تحليل غير مخرِّب : يمكن استخدام FTIR و ATR لدراسة العينات دون إتلافها، مما يسمح بإجراء دراسات متعددة.

• تنوع التطبيقات : يمكن استخدام FTIR و ATR في مجموعة واسعة من التطبيقات، من الكيمياء إلى علم المواد والبيئة.

4. الأجهزة المستخدمة:

مطياف FTIR: يتضمن جهاز FTIR مصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء، ومشتت، وكاشف. يتم استخدام تحويل فورييه لتحويل البيانات من المجال الزمني إلى الطيفي.

مطياف ATR: يتضمن نظامًا ليزريًا مع جهاز استقبال مخصص لقياس الانبعاثات الناتجة عن العينة، مع استخدام بلورات ATR لتحقيق التحليل.