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フーリエ変換赤外分光法(FTIR)の原理・特徴(測定方法)

 (FT-IR:Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

 
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  • FTIR(赤外分光法)
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 赤外分光法は化学構造敏感であるなど様々な特徴を持つが、他の手法に比べて格段に多くの測定方法を持つことが重要な特徴としてあげられる。この特徴によって、FTIRは、固体、粉体、液体、気体など様々な形状の試料の測定が可能となっている。

 例えば、代表的な測定方法として以下のようなものがあげられる。

 

FTIR測定方法
 

 透過法はFTIRにおいて最も基本となる測定方法であり、フィルム、薄膜から液体、気体、紛体など様々な試料に適応可能な測定方法である。また、スペクトルデータベースに記載されている標準スペクトルも通常は透過法によって測定したものが一般的であり、lambert-beerの法則も透過法で成立するものである。このように透過法は用途も広く基本となるものであるが、いくつかの重要な制約も併せ持っている。

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 最も大きな制約の一つは、吸収の飽和による影響が挙げられる。別記の通り、赤外分光法はlambert-beerの法則に則ってスペクトルが形成されるが、あくまでも入射した赤外光の中で吸収されなかった分を観察することになる。従って、厚い(光路が長い)などの理由で一部の波長であっても全てが吸収されてしまえばスペクトルとはならない。このため、どのような試料でも透過法が可能というわけではないという制約が生まれる。

 もう一つ例を挙げると、これは通常フィルムにおいて起きることであるが、干渉縞が発生してしまうことがある。下図に示すように、フィルムの場合には通常赤外光が入射、出射面で内部反射を起こす。ここでフィルム厚みと光の波長の関係で干渉を起こすことがあり、そのようなときには下図のようにスペクトルに干渉縞(フリンジ)が現れてしまう。当然ながら、このようになってしまうと正確な解析が困難となってしまう。

赤外分光法干渉縞の例

 吸収の飽和も干渉縞も光路長を変える、フィルムであれば厚みを変えれば回避することが可能である。透過法に限らず完璧な方法は無いので、使い手側の工夫と努力が必要となる。ただ、赤外分光法の特徴として大気雰囲気で測定可能であることから、他手法に比べて格段に様々な工夫を加えやすい。

 他の測定方法に内、ATR法は近年の赤外分光法では最も多く用いられているものであることから、別項で解説する。他の方法については、透過法やATR法ほど多くのケースで使用されるものではないのでここでは割愛する。(必要な場合には、お問い合わせ頂ければ個別依頼として対応します)

 このように、赤外分光法は様々な測定方法や工夫が可能である。ただし、このことは裏を返せば、試料に応じて目的に合致したスペクトルを得るためには、それら測定方法の特徴を十分に把握しておき、適切な測定方法を選択する必要があると言える。



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