Máy quang phổ FTIR: ATR vs Transmission, nguyên lý và cách chọn

FTIR (Fourier Transform Infrared) – giao thoa kế Michelson, kỹ thuật ATR-Diamond/ZnSe, ứng dụng định danh polymer, dược chất, chống hàng giả. Bruker, Thermo, Shimadzu.

FTIR (Fourier Transform Infrared) là công cụ chủ lực trong định danh hợp chất hữu cơ, kiểm tra polymer, kiểm tạp chất dược phẩm và chống hàng giả. Khác máy IR phân tán cũ, FTIR dùng giao thoa kế Michelson cho tỉ số S/N cao gấp 100 lần và quét toàn dải 4000–400 cm^-1 trong <1 giây.

1. Nguyên lý giao thoa kế Michelson

Chùm IR từ nguồn globar (SiC, 1200 °C) chia bằng beamsplitter KBr/CsI, phản xạ qua gương cố định và gương di động, giao thoa rồi qua mẫu, thu interferogram. Biến đổi Fourier cho phổ truyền qua %T hoặc absorbance.

2. ATR – kỹ thuật phổ biến nhất hiện nay

Attenuated Total Reflectance (ATR) đo phản xạ tổng nội tại trên tinh thể có chỉ số khúc xạ cao: Diamond (n=2.4, bền hóa), ZnSe (n=2.4, rẻ), Germanium (n=4.0, mẫu tối). Mẫu rắn/lỏng đặt trực tiếp lên crystal, không cần ép viên KBr.

Ưu: nhanh <30 s, không phá mẫu, dùng cho polymer, viên thuốc, vải sợi.
Hạn chế: chiều sâu thấm chỉ 0.5–2 μm, độ hấp thụ thấp hơn transmission ~20%.

3. Transmission và DRIFTS

Transmission (ép viên KBr 1:100, 10 ton) cho phổ chuẩn library, dùng định lượng. DRIFTS (Diffuse Reflectance) cho mẫu bột không cần ép.

4. So sánh các model phổ biến

Model	Resolution	S/N	Ưu thế
Bruker Alpha II	2 cm⁻¹	15000:1	Compact, ATR-Diamond mặc định
Thermo Nicolet iS5	0.8 cm⁻¹	40000:1	Library OMNIC mạnh
Shimadzu IRSpirit	0.9 cm⁻¹	30000:1	Tiết kiệm chi phí, LabSolutions IR

5. Ứng dụng thực tế

Định danh API dược chất theo USP <854>.
Phân loại nhựa PE, PP, PET, PVC, PS – truy xuất nhãn tái chế.
Kiểm tạp dầu nhớt, formaldehyde trong gỗ MDF.

6. Hiệu chuẩn và bảo trì

Hiệu chuẩn wavenumber bằng film polystyrene NIST SRM 1921b (peaks 3027, 1601, 906 cm^-1). Thay desiccant beamsplitter mỗi 6 tháng để chống ẩm. HTVLAB cung cấp hiệu chuẩn FTIR và bảo trì định kỳ – tham khảo giải pháp QC dược.