Carbonate Minerals and Other Samples Studied by Far IR ATR Spectroscopy

Význam tématu

Far infrared (THz) oblast pod 400 cm-1 je klíčová pro analýzu vibrací těžkých atomů a mřížkových módů minerálů a polymorfních forem.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat použití ATR techniky v dalekém infračerveném oboru pro minerály karbonátů a další vzorky, porovnat data s transmisními výsledky a ilustrovat přístrojovou a softwarovou výbavu.

Použitá instrumentace

• Bruker VERTEX 70v s INVENIO R a FM/MIR beamsplitterem
• DLaTGS detektor pro far IR
• Jednokřišťálová diamantová ATR jednotka (Platinum ATR)
• Software OPUS s funkcí Advanced ATR correction a Curve Fit

Metodika

• Vzorky: CaCO3, BaCO3, MnCO3, CuO, kyselina askorbová, DMSO-d6
• Parametry FTIR: rozlišení 4 cm-1, zero filling 4, zrcadlová rychlost 2,5 kHz, 3 opakování
• Měření ve vakuu nebo za purgace suchým plynem
• ATR korekce s nastavením indexu lomu vzorku (např. n=1,6) a počtu odrazů
• Analýza druhou derivací pro identifikaci překrývajících se pásů

Hlavní výsledky a diskuse

• CaCO3: raw pásy 87/217/286 cm-1 → korigované 93/228/316 cm-1, shoda s transmisí v rámci ±5 cm-1
• BaCO3: surové pásy 75/132 cm-1 → 78/203 cm-1 po korekci, detekce polymorfní struktury
• MnCO3: posun hlavního pásu z 140 na 160 cm-1 a rozlišení dvojitých módů
• Organické vzorky (kyselina askorbová, DMSO-d6) a CuO: ověření univerzálnosti metody s korekcí pásů a symetrizací tvaru

Přínosy a praktické využití metody

• Bezpečná a rychlá příprava vzorků bez složitého mletí nebo peletování
• Zvýšení rychlosti analýzy anorganických a organických pevných vzorků
• Možnost přímého porovnání s transmisními spektry pomocí ATR korekce

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizované multi-range spektrometry s výměníkem beamsplitterů pro pokrytí celého IR spektra
• Vakuové a plynná purgace pro lepší S/N v rozsahu pod 100 cm-1
• Rozšíření databází far IR ATR spekter pro knihovnové vyhledávání
• Aplikace v materiálových vědách, farmaceutickém QA/QC, geologii a polymorfní analýze

Závěr

ATR far IR spektroskopie na moderních instrumentech umožňuje rychlou a spolehlivou analýzu karbonátových minerálů i dalších vzorků, přičemž ATR korekce zajišťuje výsledky srovnatelné s tradiční transmisí.

Reference

1. T.N. Brusentsova et al., American Mineralogist 95, 1515-1522 (2010)
2. K. Nishikida, Advanced ATR-Transformation, Materials Science and Engineering, University of Wisconsin
3. J.E. Bertie, H.H. Eysel, Applied Spectroscopy 39, 382-401 (1985)
4. A.B. Kuz’menko et al., Physical Review B 63, 094303 (2001)