一、實訓目標
(1)了解紅外分光光度計的結構和工作原理。
(2)熟悉紅外分光光度計的使用方法及維護。
二、實訓原理
目前使用的主要有兩類紅外分光光度計:一是色散型紅外分光光度計(Dispersing-type Infrared Spectrophotometre);二是傅裏葉變換型紅外分光光度計(Fourier Transfer Infrared Spectrophotometre,FT-IR)。
1.色散型紅外分光光度計
(1)儀器結構色散型紅外分光光度計的構造係統和紫外-可見分光光度計基本類似,主要由光源、吸收池、單色器、檢測器、放大器及記錄機械裝置六個部分組成。常用的色散型紅外分光光度計大多數為雙光束類型。
(2)工作原理自光源發出的連續紅外光對稱地分為兩束,一束通過樣品池,一束通過參比池。這兩束光經過半圓形扇形鏡麵調製後進入單色器,再交替地射在檢測器上。當樣品有選擇地吸收特定波長的紅外光後,兩束光強度就有差別,在檢測器上產生與光強差成正比的交流信號電壓。該信號經放大後帶動參比光路中的減光器(光楔)使之向減小光強差方向移動,直至兩光束強度相等。與光楔同步的記錄筆,記錄樣品吸收情況的變化。與此同時單色器內光柵(或棱鏡)也按一定速度運動,使到達檢測器上的紅外入射光的波數隨之改變。這樣由於記錄紙與光柵的同步運動,光吸收強度隨波數變化的紅外吸收光譜圖可描繪出物質的吸收情況,得到光譜圖。
2.傅裏葉變換型紅外分光光度計
(1)儀器結構傅裏葉變換型紅外分光光度計(FT-IR)由光源、邁克爾遜幹涉儀、樣品室、檢測器、計算機係統和記錄顯示裝置組成。
(2)工作原理由光源發出的紅外光經準直鏡變為一束平行光進入邁克爾遜幹涉儀,經幹涉儀調節得到一束幹涉光,幹涉光通過樣品後成為帶有樣品信息的幹涉光到達檢測器,以幹涉圖形式送往計算機,由計算機進行快速傅裏葉變換數學處理計算後,得到吸收強度或透光率隨波數變化的紅外光譜圖。
傅裏葉變換型紅外分光光度計(簡稱FT-IR)由光學台(包括光源、幹涉儀、樣品室和檢測器)、記錄裝置和數據處理係統組成,由幹涉圖變為紅外光譜需經快速傅裏葉變換。該型儀器現已成為最常用的儀器。
三、主要儀器及試劑
儀器:紅外分光光度計。
試劑:溴化鉀、液狀石蠟、四氯化碳。
四、實訓內容與步驟
1.製樣技術
在藥物分析中,通常製樣技術主要有壓片法、糊法、膜法、溶液法、衰減全反射和氣體吸收池法等。
(1)壓片法取供試品1~1.5mg,置瑪瑙研缽中,加入幹燥的溴化鉀或氯化鉀細粉200~300mg(與供試品的質量比約為200∶1)作為分散劑,充分研磨混勻,置於直徑為13mm的壓片模具中,使鋪展均勻,抽真空約2min,加壓至(0.8~1)×106kPa\[(8~10)T/cm2\],保持壓力2min,撤去壓力並放氣後取出製成的供試片,目視檢測,片子應呈透明狀,其中樣品分布應均勻,並無明顯的顆粒狀樣品。亦可采用其他直徑的壓模製片,樣品與分散劑的用量需相應調整以製得濃度合適的片子。
(2)糊法取供試品約5mg,置瑪瑙研缽中,粉碎研細後,滴加少量液狀石蠟或其他適宜的糊劑,研成均勻的糊狀物,取適量糊狀物夾於兩個窗片或空白溴化鉀片(每片約150mg)之間,作為供試片,另以溴化鉀約300mg製成空白片作為補償。亦可用專用裝置夾持糊狀物。製備時應注意盡量使糊狀樣品在窗片間分布均勻。
(3)膜法參照上述“糊法”所述的方法,將能形成薄膜的液體樣品鋪展於適宜的鹽片中,使形成薄膜後測定。若為高分子聚合物,可先製成適宜厚度的高分子薄膜,直接置於樣品光路中測定。熔點較低的固體樣品可采用熔融成膜的方法製樣。
(4)溶液法將供試品溶於適宜的溶劑中,製成1%~10%濃度的溶液,灌入適宜厚度的液體池中測定。常用溶劑有四氯化碳、氯仿、二硫化碳、己烷、環己烷及二氯乙烷等。選用溶液應在被測定區域中透明或僅有中~弱的吸收,且與樣品間的相互作用應盡可能小。