卡马西平片中偏振ATR分析检测方案(红外光谱仪)

TECHNICALNOTE 制造产品的取向 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：// www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs Infrared Spectrometry ATR光谱的取向效应 Spectrum "Two ATR光谱的取向效应 在ATR测试过程中，发生全反射的红外光在晶体表面之外产生渐逝电场。该渐逝电场在空间各个方向均存在分量，但是强度不一，使得ATR光普容易受到样品中各向异性因素的影响。因此，样品红外谱带的相对强度可能随其放置方式而改变。此效应已经被用于测试表面膜和聚合物的取向程度。然而，如果没有考虑到各向异性的可能性，上述因素可能导致意外的光谱变化。 图1ATR实验中的偏振现象。 入射光的电场包含平行和垂直于入射平面的分量(如图1所示)。对于硒化锌或金刚石晶体，ATR测试中平行于入射平面的分量具有更长的有效光程。因此，相对于偶极矩变化垂直于入射平面的振动模式，该因素增强了偶极矩变化平行于入射平面的振动模式的吸光度。 通过铸模和挤压等过程制造的产品，其高分子链经常具有优势取向，从而可能导致ATR光谱的显著变化。图2中两张光谱来自同一个聚乳酸杯子，差别仅仅在于两次测试之间将样品旋转了90度。两张光谱的吸收谱带相对强度有很大不同，例如1750 cm1处的C=O谱带与1200 cm-1附近的谱带。谱带重叠处的谱峰位移也很明显。这些差异足以影响材料的鉴别。在鉴别过程中，经常会用到相似度算法。上述两张光谱之间的相似度为0.903，而相同材料的相似度典型阈值一般为0.985。这个杯子是铸模产品，其制造过程导致了高分子链具有优势取向。ATR方法可以用于定量测试取向程度，而取向程度可能是确定样品机械性质- 例如碳酸饮料包装瓶的抗圆周应力性质-——的重要参数。 图2聚乳酸杯子的光谱，两次测试之间样品旋转了90度。 图3所示为另外一个样品。该样品为涂覆了聚丙烯的蜡光纸，两次测试之间将样品旋转了90度。1200~900cm²1范围内谱带相对强度的变化，与拉伸聚丙烯膜的偏振透射光谱强度变化相似。 Spectrum Two光谱仪与UATR附件 图3涂覆了聚丙烯的纸张的光谱，两次测试之间样品旋转了90度(在1370 cm处归一化)。 使用偏振光 使用偏振器时，ATR光谱的取向效应更加明显。渐逝电场包含平行和垂直于界面的分量。偏振器的透过方向垂直于入射平面时，渐逝电场与晶体表面平行，在垂直于晶体表面的方向上没有分量。如果样品相对于晶体表面具有一定程度的取向，入射光的偏振方向改变会导致吸收谱带强度的变化。上述原理已经被用于研究表面薄层和薄膜的取向效应。?含有高岭石(陶土)的纸张的光谱就是一个例子。这种纸张中存在片状晶体，其方向趋于与表面平行。一些振动模式的偶极矩变化排列于晶体平面内，而另外一些振动模式的偶极变化垂直于晶体平面。使用非偏振光的ATR光谱和KBr压片法透射光谱中羟基吸收峰的相对强度类似。设置偏振器使入射光方向垂直于入射平面时，3694和3653 cm²1处的羟基吸收峰强度显著降低，说明其偶极矩变化大部分垂直于样品表面，而3670和3620cm1处的吸收峰基本不变(如图4所示)，。1100 cm²1附近的Si-O键吸收区域也能看到显著的取向效应。 图4含有高岭石的纸张的OH吸收峰。 即使体相材料没有各向异性，很多晶体粉末的ATR光谱也表现出类似的取向效应。如果晶体粉末在ATR晶体表面有一定程度的优势取向，就会出现上述取向效应。抗惊厥药卡马西平(氨甲酰苯)的光谱就是一个显著的例子(如图5所示)。虽然使用不同偏振光得到的光谱看起来非常相似，但是通过光谱差减可以看到明显的差异。3000 cm-1以上的区域包含3465和3160cm处的NH，伸缩振动峰，以及C-H键伸缩振动峰。将偏振角从0度变到90度时，相对于NH反对称伸缩振动峰和酰胺|带，3160 cm1处的NH对称伸缩振动峰和CH伸缩振动峰减弱更显著。通过光谱差减消去C-H伸缩振动峰，差谱表明3465 cm-1处吸收峰的偏振性质与这一区域的其他吸收峰不同，但是与1675 cm-1处的酰胺|带相似。上述结果明确包含了这些振动模式相关的偶极矩变化相对取向信息。该方法可以帮助指认振动吸收峰，也可以用于研究分子几何结构。 在测量可能存在各向异性的样品ATR光谱时一定要小心谨慎。特别是在测试通过铸模和挤压等过程制造的产品时，样品放置方式可能导致光谱的显著变化。这种光谱差异可能足以影响材料的鉴别。使用偏振光测试时，粉末的光谱可能表现出明显的取向效应。然而，使用非偏振光测试时，粉末光谱的取向效应基本可以忽略。 ( 参考文 献 ) ( 1. Harrick， N.J. Internal Reflection Spectroscopy. John W i ley &Sons I nc. (1967). ) ( 2. F. Friedrich and P.G. Weidler， App. Spectry.， 6 4(5) 500-506 (2010). )