FTIR par transmission ou par ATR : choisir la bonne configuration de laboratoire

FTIR par transmission ou par ATR : choisir la bonne configuration de laboratoire

Torontech Team

La lenteur de la préparation des échantillons constitue-t-elle un goulot d'étranglement dans votre planning d'analyse ? Le problème fondamental réside souvent dans le choix entre la spectroscopie ATR et la spectroscopie FTIR en transmission. 

Bien que les systèmes ATR modernes éliminent le pressage des pastilles pour un criblage rapide des solides, la transmission classique reste la référence pour les dosages quantitatifs et l'analyse des gaz. Nous détaillons ci-dessous les principes optiques, les coûts d'exploitation et les applications possibles afin de vous aider à configurer le système adapté à votre paillasse.

Points clés à retenir

  • Préparation et rapidité de l'échantillon : L'ATR évalue directement en quelques secondes les solides, les liquides et les pièces intactes, atteignant 40 à 60 échantillons par heure contre 5 à 10 pour la transmission.
  • Profondeur de mesure : La transmission mesure l'épaisseur totale du volume intérieur, tandis que l'ATR évalue une couche superficielle peu profonde (0.5 à 5.0 µm) à l'aide d'un champ évanescent.
  • Précision quantitative : La transmission assure une linéarité Beer-Lambert directe pour les dosages de traces ; l’ATR nécessite des algorithmes de correction logicielle pour s’aligner sur les bibliothèques de référence de transmission.
  • Ajustement de l'application : L'ATR convient aux polymères, aux caoutchoucs et aux fluides aqueux ; la transmission reste nécessaire pour les gaz de cheminée extractifs et les dosages quantitatifs, tandis que l'USP accepte l'ATR (<197A>) comme une alternative qualitative aux pastilles KBr traditionnelles (<197K>).
  • Matériel optique : Les systèmes modulaires comme le ToronFTIR™ 7800 Permet de prendre en charge à la fois les plaques ATR et les supports de transmission sur une seule plateforme de table.
     

Principes de transmission FTIR

La spectroscopie FTIR par transmission est l'approche classique de la spectroscopie infrarouge. Le système optique dirige le faisceau infrarouge directement à travers la matrice de l'échantillon préparé, et le détecteur mesure la lumière qui émerge de l'autre côté.

Article connexe : Comment choisir un détecteur FTIR : pyroélectrique ou MCT ?

La physique analytique suit la relation de Beer-Lambert :

A = ε · b · c

(Où A est l'absorbance, ε est le coefficient d'absorptivité molaire, b est la longueur du trajet interne et c est la concentration de l'analyte).

Méthodes de préparation des échantillons

Étant donné que le faisceau infrarouge doit traverser l'échantillon sans être complètement absorbé ni diffusé, les protocoles de transmission nécessitent une préparation détaillée de l'échantillon.

Pour les matrices solides, les opérateurs compriment le matériau en une pastille de bromure de potassium (KBr) en broyant une petite quantité d'analyte sec avec du sel de qualité spectroscopique et en appliquant une pression hydraulique. Les spectromètres à large bande, comme le ToronFTIR™ 7800 (couvrant la gamme de 7 800 à 350 cm⁻¹), utilisent fréquemment des supports de transmission pour analyser ces disques dans les bandes du proche et du moyen infrarouge. Une autre méthode consiste à broyer les solides insolubles avec de l'huile minérale pour obtenir une suspension de Nujol, puis à l'étaler entre des plaques de sel polies.

Les matrices fluides et vapeur nécessitent des enceintes spécialisées. Des cellules de transmission de liquide démontables ou scellées (utilisant des fenêtres optiques en CaF₂, BaF₂ ou ZnSe séparées par des cales en PTFE) contiennent des liquides non aqueux sur des longueurs de trajet fixes. 

Pour les solutions aqueuses, la transmission est limitée à des longueurs de trajet d'environ 6 µm afin d'éviter la saturation du solvant. L'analyse en phase gazeuse repose sur des cellules scellées en verre ou en métal (allant de cylindres à passage unique de dix centimètres à des chambres à miroirs à passages multiples s'étendant sur plusieurs mètres) pour évaluer les vapeurs diluées.

Avantages et limites

La transmission mesure l'intégralité du volume interne sur toute l'épaisseur de l'échantillon (généralement de 3 à 10 µm pour les sections minces), en s'affranchissant des variations de la couche superficielle. Elle demeure la méthode de référence pour les étalonnages quantitatifs exigeant une stricte linéarité de Beer-Lambert, permettant l'utilisation de bibliothèques spectrales publiques historiques sans ajustement mathématique.

Cependant, selon notre évaluation, les contraintes opérationnelles de la spectroscopie FTIR en transmission sont importantes. La préparation d'un disque de KBr uniforme requiert dix à quinze minutes de travail de la part du technicien. Les échantillons solides d'une épaisseur supérieure à 20 microns saturent fréquemment le détecteur, ce qui entraîne des bandes d'absorption à sommet plat qui masquent les rapports d'intensité des pics. 

De plus, les plaques de sel hygroscopiques (KBr, NaCl) se dégradent rapidement lorsqu'elles sont exposées à l'humidité ambiante, ce qui nécessite un stockage en environnement contrôlé.

Principes de l'ATR FTIR

La technique de réflectance totale atténuée (ATR) est devenue la norme de référence dans les laboratoires d'assurance qualité et d'identification des matériaux. Selon nous, l'ATR représente une amélioration opérationnelle significative car elle élimine les étapes de préparation des échantillons, permettant ainsi l'analyse directe des poudres sèches, des liquides et des pièces solides.

L'ATR fonctionne par réflexion totale interne. L'opérateur place l'échantillon directement contre un élément de réflexion interne (IRE), un cristal optique à indice de réfraction élevé (n1).

Lorsque le faisceau incident frappe l'interface interne du cristal sous un angle supérieur à l'angle critique (θc), il subit une réflexion interne complète. Ceci crée une onde évanescente qui se propage d'une fraction de micron au-delà de la surface du cristal, à l'intérieur de l'échantillon, où les groupes fonctionnels chimiques absorbent des fréquences caractéristiques.

Profondeur de pénétration (dp)

La profondeur de pénétration effective (dp) décrit la distance à partir de la limite du cristal à laquelle le champ électrique décroît à 1/e (environ 37 %) de sa valeur initiale :

dp = λ / [2π · √(n1² · sin²θ - n2²)]

  • λ = Longueur d'onde de la lumière infrarouge moyenne
  • θ = Angle d'incidence (généralement 45°)
  • n1 = Indice de réfraction de la plaque de cristal ATR
  • n2 = Indice de réfraction de la matrice de l'échantillon

Comme la profondeur de pénétration est directement proportionnelle à la longueur d'onde (λ), les bandes d'absorption dans la région de 600 à 1000 cm⁻¹ apparaissent nettement plus intenses que celles de la région de 3000 à 4000 cm⁻¹. Le champ évanescent ne pénétrant que de 0.5 µm à 5.0 µm dans le matériau, la spectroscopie ATR évalue la couche superficielle et non l'intégralité du cœur de l'échantillon. 

Cette faible longueur de trajet empêche les bandes d'absorption de l'eau de saturer le détecteur, ce qui rend l'ATR bien adapté aux solutions aqueuses, aux biofluides et aux cellules vivantes.

Sélection de cristaux ATR

Le choix du cristal optique approprié permet d'éviter les rayures physiques et la gravure chimique :

Matériau en cristalIndice de réfraction (n1)Coupure spectrale utileRésistance aux rayures (Mohs)Gamme de pH chimiqueApplications cibles recommandées
Diamond2.40~45 cm⁻¹ (bande de phonons à 1900–2300 cm⁻¹)101 – 14Norme universelle. Nous considérons le diamant monolithique comme l'investissement le plus fiable. Il résiste aux polymères durs, aux minéraux abrasifs et aux acides ou bases corrosifs sans se rayer.
Séléniure de zinc (ZnSe)2.40~550 cm⁻¹45 – 9Solution économique pour les analyses de routine. Convient aux liquides neutres, aux polymères souples et aux tests de routine. (Attention : les surfaces souples se rayent facilement. Éviter les échantillons dont le pH est inférieur à 5, car le contact avec un acide peut générer du séléniure d’hydrogène [H2Se], un gaz toxique).
Germanium (Ge)4.00~600 cm⁻¹61 – 14Matériaux à indice de réfraction élevé. Son indice n1 élevé limite la profondeur de pénétration (dp ≈ 0.5 µm). Selon nous, le germanium est essentiel pour les élastomères chargés de noir de carbone, les polymères foncés et les échantillons bitumineux afin d'éviter la distorsion des pics.

Variations spectrales et correction

Un problème courant lors de la comparaison entre l'ATR et la FTIR en transmission est que l'ATR introduit des décalages relatifs dans l'intensité de la bande et des décalages absolus dans la fréquence de crête par rapport aux spectres de transmission. 

L'ATR reposant sur la réflectance atténuée dépendant de la fréquence plutôt que sur la transmission directe de la lumière, les pics d'absorption peuvent se décaler de plusieurs nombres d'onde. Ce décalage peut réduire les scores de correspondance lors des recherches automatisées dans les bases de données, car la plupart des bases de données commerciales ont été constituées en mode transmission.

Principaux enseignements optiques : La transmission fournit un spectre de base non décalé, adapté à la correspondance directe avec les bases de données. La reconnaissance automatique de spectre (ATR) nécessite des algorithmes de correction mathématique pour compenser la profondeur de pénétration (dp proportionnelle à λ) et les effets de dispersion anormale avant la comparaison avec les bibliothèques de transmission existantes.

Ces distorsions s'accentuent dans certaines régions spectrales et pour certaines matrices d'échantillons. Dans l'infrarouge lointain, les spectres ATR des pigments inorganiques présentent des variations d'intensité et des décalages de bande vers les basses fréquences par rapport aux données de transmission. 

De plus, lorsque l'angle d'incidence approche l'angle critique, la dispersion anormale modifie l'indice de réfraction effectif, provoquant des distorsions de pic en forme de dérivée dans les matériaux à indice de réfraction élevé.

Malgré ces distorsions physiques, les recherches publiées confirment que les spectres ATR sont globalement comparables aux spectres de transmission une fois les corrections mathématiques appliquées. Les algorithmes de correction modernes prennent en compte la profondeur de pénétration dépendante de la longueur d'onde et la dispersion anormale, alignant ainsi les résultats ATR sur les données de référence de transmission pour une analyse quantitative fiable.

Comparaison technique

Vous trouverez ci-dessous une comparaison directe des principaux attributs analytiques entre les modes FTIR par transmission et ATR-FTIR :

Attribut / MétriqueFTIR de transmissionATR-FTIR
Profondeur d'échantillonnageÉpaisseur totale de l'échantillon (3 à 10 µm pour les sections minces)0.5 à 5.0 µm de la surface
La préparation des échantillonsTravail laborieux ; nécessite des lames minces, des bouillies ou des pastilles de KBrMinimale ; poudre sèche, gouttes liquides ou serrage direct des pièces
Distorsion spectraleNorme de référence de base (aucune correction nécessaire)Intensité relative de la bande et décalages de fréquence de crête
Sensibilité à l'eauÉlevée ; limitée à une longueur de trajet d'environ 6 µm pour les solutions aqueusesFaible ; évite la saturation du solvant ; idéal pour les échantillons aqueux
Résolution spatialerésolution standard limitée par la diffractionRésolution spatiale améliorée grâce à l'indice de réfraction du cristal ATR
Délai d'exécution des tests5 à 15 minutes par échantillon préparéDurée totale de mesure : 15 à 30 secondes
Articles opaques / remplis de carboneIncompatible en raison d'un blocage total du faisceauEntièrement fonctionnel lorsqu'il est associé à un cristal de germanium à indice élevé

Études de cas d'application

L'évaluation des recherches publiées illustre pourquoi la profondeur d'échantillonnage et la structure de la matrice déterminent les résultats analytiques lors du choix entre différentes techniques.

Hétérogénéité des polymères et de la surface

La sensibilité de surface de l'ATR peut induire des conclusions erronées si un échantillon n'est pas physiquement uniforme. Dans l'asphalte modifié par du styrène-butadiène-styrène (SBS), l'ATR a produit une augmentation anormale de l'intensité du pic, car le polymère modificateur a migré et s'est concentré le long de la surface extérieure. 

La transmission, mesurant l'épaisseur totale, évite cet artefact de localisation en surface. En revanche, pour les revêtements synthétiques ultra-minces, la technique ATR permet de résoudre les modes optiques longitudinaux (LO) invisibles en transmission standard, à condition de prendre en compte les effets de réflexion du substrat lors de la fabrication.

Échantillons biologiques, minéraux et archéologiques

En biologie, la spectroscopie ATR-FTIR s'est avérée plus performante que la spectroscopie de transmission pour la discrimination des mutants d'Escherichia coli à porine unique, offrant une résolution de classification au niveau de la souche que la transmission ne pouvait égaler. Pour l'évaluation des ossements archéologiques, l'ATR a fourni des données plus cohérentes que la réflectance diffuse (DRIFT) et s'est révélée comparable à la spectroscopie de transmission, bien que les indices de cristallinité spécifiques (IR-SF, C/P) ne soient pas directement interchangeables entre les deux techniques. 

Dans les études sur les sols silicatés, l'ATR-FTIR offre une résolution supérieure pour les vibrations de la matrice inorganique (2000 à 400 cm⁻¹) tout en montrant une sensibilité moindre pour les fractions organiques, fonctionnant comme un complément efficace aux méthodes DRIFT et photoacoustiques (FTIR-PAS).

Guide de sélection des candidatures

Nous considérons ces deux configurations d'échantillonnage comme des méthodes complémentaires répondant à différentes exigences en matière d'essais de laboratoire dans les contextes industriels et réglementaires nord-américains.

Référence de sélection rapide :

  • Sélectionnez ATR lorsque : Gestion de lignes QA/QC à haut volume, inspection de caoutchoucs et de plastiques solides intacts, analyse de solutions aqueuses ou de cellules vivantes, ou criblage de résines et de pâtes visqueuses sans préparation de solvant.
  • Sélectionnez la transmission lorsque : Quantification des émissions de cheminée à l'état de traces et des COV, mise en place de dosages quantitatifs de haute précision, évaluation de coupes optiques microtomées ou respect des monographies existantes qui spécifient une comparaison directe de la transmission.
  • Sélectionnez la réflectance (DRIFT ou spéculaire) lorsque : Évaluer les poudres catalytiques libres qui ne peuvent pas résister au pressage hydraulique des pastilles, ou inspecter les revêtements minces sur des substrats métalliques réfléchissants sans appliquer de pression de serrage mécanique.
     

Polymères et élastomères

Les caoutchoucs réticulés et les thermoplastiques techniques sont difficiles à broyer ou à dissoudre pour la préparation de pastilles de KBr. Selon nous, tenter une transmission sur des blocs de polymères denses engendre des coûts de main-d'œuvre inutiles. Avec un module ATR diamant ou germanium, les opérateurs placent un joint torique, une pastille de plastique ou un film d'emballage multicouche directement sur la surface du cristal pour une analyse immédiate.

Dans le corridor industriel des Grands Lacs (qui couvre les centres industriels de l'Ontario, du Michigan et de l'Ohio), les fournisseurs de composants automobiles et aérospatiaux de premier rang utilisent régulièrement des configurations ATR pour inspecter les matières premières entrantes. 

Des instruments dédiés comme le ToronFTIR™ R4000 (fonctionnant entre 4 000 et 400 cm⁻¹) sont dotés de bibliothèques spectrales intégrées qui identifient les formulations d'élastomères de base (telles que l'EPDM, les fluoroélastomères et les nitriles) et détectent les plastifiants ou les additifs en quelques secondes.

Essais quantitatifs et pharmacopéiques

Pour l'établissement de courbes d'étalonnage de haute précision pour les principes actifs pharmaceutiques ou le suivi des impuretés chimiques à faible concentration dans les solvants, la transmission demeure notre principale recommandation. La profondeur de pénétration de l'ATR variant avec la fréquence, les mesures quantitatives directes de concentration exigent des modèles d'étalonnage rigoureux. Les cellules à liquide à trajet optique fixe, équipées d'entretoises en PTFE, garantissent la répétabilité du trajet optique requise pour des calculs de Beer-Lambert précis.

Dans les principaux centres de production pharmaceutique d'Amérique du Nord (comme le New Jersey, le Massachusetts et la région du Grand Toronto), ce choix est régi par des monographies réglementaires. Par exemple, la Pharmacopée des États-Unis (USP) <197> (Tests d'identification spectroscopique) préconisait historiquement la transmission par pastilles de KBr (USP <197K>). 

Aujourd'hui, les installations adoptent la technique ATR (USP <197A>) conformément aux normes BPF de la FDA américaine et de Santé Canada afin d'accélérer la vérification de la libération des lots. Selon les règles de l'USP, la technique <197A> est acceptée pour l'identification qualitative à condition que l'étalon de référence officiel soit testé avec la même technique ATR, car le spectre d'un échantillon ATR ne peut être directement comparé à celui d'un étalon de référence de transmission.

Analyse des lubrifiants et des carburants

L'ATR permet un contrôle rapide de l'état des huiles industrielles usagées, détectant l'accumulation de suie, l'oxydation et la présence d'eau libre en 30 secondes. À l'inverse, les systèmes de cellules à flux continu restent la norme dans les installations centralisées de surveillance de l'état des huiles, fonctionnant selon des méthodes normalisées telles que l'ASTM E2412 pour l'analyse des tendances des lubrifiants en service, ou l'EN 14078 pour la quantification de la teneur en esters méthyliques d'acides gras (EMAG) dans les mélanges de biodiesel.

Pour les parcs d'équipements lourds des secteurs de l'énergie et des mines de l'Ouest canadien (comme les sables bitumineux de l'Alberta et les opérations du Nord de l'Ontario), la surveillance régulière de l'état selon la norme ASTM E2412 permet de détecter rapidement l'accumulation de suie et la contamination au glycol, évitant ainsi des pannes coûteuses des machines dans des environnements de travail à des températures inférieures à zéro.

Analyse des gaz et des émissions

Du fait de leur faible densité, les molécules en phase gazeuse ne peuvent interagir avec un volume d'échantillon suffisant pour générer une absorbance optique adéquate. L'évaluation des composés organiques volatils (COV) et des émissions industrielles requiert des cellules à gaz à transmission multipassage de grande longueur de trajet optique.

Pour satisfaire aux exigences de déclaration réglementaire imposées par l'EPA américaine (en vertu de la méthode 320 de l'EPA), Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) et la norme ASTM D6348 (la méthode d'essai standard pour l'analyse des gaz par FTIR extractive), des analyseurs de transmission spécialisés sont nécessaires. 

Les systèmes d'extraction portables comme le ToronFTIR™ G12000 (couvrant 600 à 4 500 cm⁻¹) utilisent ces voies de transmission optique pour mesurer simultanément plus de 50 espèces gazeuses dans des flux de gaz de combustion chauds et corrosifs.

Économie et maintenance

Lorsqu'on compare la transmission et l'ATR FTIR, on constate fréquemment que les équipes d'approvisionnement se concentrent uniquement sur l'investissement initial en matériel, tout en négligeant les frais généraux de main-d'œuvre des techniciens, les retards dans la préparation des échantillons et les dépenses récurrentes en consommables.

Débit et coûts de main-d'œuvre

La différence de capacité de test entre les modalités est considérable. La pesée du sel spectroscopique, le broyage des composés, le fonctionnement des presses hydrauliques et le nettoyage des cellules liquides démontables limitent le rendement des tests de transmission à environ 5 à 10 échantillons traités par heure.

En revanche, le dépôt direct d'un échantillon intact sur un cristal ATR, suivi d'un essuyage rapide au solvant, permet de réaliser 40 à 60 analyses par heure. Pour les laboratoires d'assurance qualité à haute capacité traitant des dizaines de lots par poste, les gains de main-d'œuvre liés à l'ATR justifient l'investissement initial dans cet accessoire en quelques mois seulement.

Dépenses consommables

Les installations qui utilisent exclusivement des protocoles de transmission dépensent entre 1 500 et 4 000 dollars par an en consommables récurrents, notamment de la poudre de KBr de qualité spectroscopique, des matrices de pastilles hydrauliques de rechange, des fenêtres optiques de rechange en NaCl et KBr, des entretoises de cellule et des suspensions de polissage.

Un module ATR en diamant massif ne nécessite pratiquement aucune pièce de rechange. Hormis les solvants de nettoyage de laboratoire standard et les lingettes non abrasives, le coût d'exploitation par test reste négligeable.

Entretien et soins optiques

Les exigences en matière d'entretien quotidien varient également considérablement d'une technique à l'autre :

  • Maintenance du cristal ATR : Après chaque balayage, nettoyez le cristal à l'aide d'une lingette optique non abrasive humidifiée avec un solvant approprié (isopropanol pour les films de routine, hexane pour les graisses épaisses ou eau déminéralisée pour les sels), suivi d'une vérification rapide du spectre de fond.
  • Entretien de la plaque de transmission : Les fenêtres en KBr et NaCl sont hygroscopiques et absorbent l'humidité ambiante, ce qui provoque leur opacification. Elles doivent être conservées dans des dessiccateurs chauffés, et les fenêtres embuées nécessitent un repolissage manuel à l'aide de disques de rodage spécifiques pour rétablir la transmission initiale.
     

Configurations matérielles

Les exigences en matière d'analyses évoluant constamment, nous déconseillons aux laboratoires de se limiter à un seul format d'échantillonnage. Un laboratoire peut effectuer des dizaines de vérifications de routine des matières premières par ATR durant les quarts de travail du matin, tout en ayant besoin de dispositifs de transmission l'après-midi pour se conformer à des normes pharmacopées spécifiques.

Systèmes de table

Les spectromètres tels que le ToronFTIR™ 7800 offrent de vastes compartiments d'échantillons compatibles avec des modules ATR diamant à réflexion unique interchangeables, des dispositifs de réflectance spéculaire et des porte-pastilles de transmission standard, sur une large gamme spectrale de 7 800 à 350 cm⁻¹. Ceci permet aux équipes d'analyse de passer de la recherche en transmission sur KBr aux tests ATR de polymères à haute vitesse sur une plateforme unique.

Lire la suite : Guide de sélection des équipements FTIR de paillasse et portables

Systèmes portables

Pour les équipes d'essais effectuant des analyses en continu entre les usines pilotes, les quais de chargement des entrepôts et les laboratoires de contrôle qualité, le ToronFTIR™ P7800 intègre la plateforme optique de paillasse complète (7 800 à 350 cm⁻¹) dans un châssis transportable. Il offre des performances analytiques de qualité laboratoire directement sur la ligne de production, sans compromis sur la résolution optique.

Analyseurs portables

Lorsque les tests ne peuvent pas attendre la livraison des échantillons à un laboratoire central, des unités portables dédiées comme le ToronFTIR™ H7800A (7 800 à 650 cm⁻¹) permettent une vérification directe des matériaux ATR sur site.

Pour les agences d'inspection aux points d'entrée (telles que les douanes et la protection des frontières des États-Unis ou l'Agence des services frontaliers du Canada) et les équipes d'intervention d'urgence en matières dangereuses, les plateformes à double capteur comme le ToronFTIR™ H7800M associent l'ATR infrarouge (7 800 à 550 cm⁻¹) à la spectroscopie Raman (4 000 à 170 cm⁻¹) pour identifier les stupéfiants inconnus, les opioïdes synthétiques et les produits chimiques dangereux directement à travers les emballages transparents.

Sélection des instruments

L'équilibre entre la spectroscopie FTIR ATR et la spectroscopie FTIR en transmission consiste à adapter la physique optique au volume de test : l'ATR permet un traitement rapide des matériaux solides et des échantillons aqueux, tandis que la transmission reste essentielle pour les flux gazeux et les étalonnages quantitatifs rigoureux.

Chez Torontech, nous proposons des solutions économiques et des technologies innovantes pour les installations de contrôle qualité et de recherche du monde entier. Notre gamme complète de spectromètres FTIR comprend des systèmes de paillasse haute résolution, des analyseurs de polymères dédiés, des unités de terrain portables et des analyseurs de gaz extractifs.

Prêt à configurer le système FTIR idéal pour votre installation ? Découvrez nos spectromètres FTIR Torontech ou contactez dès aujourd’hui notre équipe d’ingénierie technique pour obtenir des conseils d’experts sur les matrices d’échantillons, le volume quotidien et les objectifs de conformité.


Références (Cliquez pour développer)
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FAQ (Foire aux questions)

Quelle est la différence entre les accessoires ATR à réflexion unique et à réflexions multiples ?

L'ATR à réflexion unique dirige le faisceau infrarouge pour une seule réflexion sur l'interface interne du cristal, ce qui le rend adapté aux polymères solides, aux composants rigides et aux pâtes à forte concentration. L'ATR à réflexions multiples guide le faisceau à travers un cristal optique plus long afin de produire de multiples réflexions internes. Cette interaction étendue multiplie l'absorbance totale, ce qui facilite l'analyse des solutions liquides à faible concentration où une seule réflexion produit des pics spectraux faibles. Les spectromètres de paillasse comme le ToronFTIR™ 7800 disposent de grands compartiments d'échantillonnage couvrant la gamme de 7 800 à 350 cm⁻¹, offrant l'espace nécessaire pour les accessoires d'échantillonnage interchangeables à réflexion unique et à trajet optique étendu.

Pourquoi les films polymères minces produisent-ils des franges de base sinusoïdales en mode transmission ?

Lorsqu'un faisceau infrarouge traverse un film plastique lisse et autoportant, présentant des surfaces parallèles uniformes, les réflexions internes entre les faces avant et arrière génèrent des franges d'interférence optique appelées franges de Fabry-Pérot. Ces ondes sinusoïdales de la ligne de base altèrent la qualité du spectre et peuvent perturber l'identification automatique des bibliothèques spectrales. L'analyse du même film à l'aide d'un accessoire ATR élimine ces franges d'interférence, car le champ évanescent interagit uniquement avec la couche superficielle immédiate. Ceci permet aux spectromètres tels que le ToronFTIR™ R4000 (couvrant la gamme de 4 000 à 400 cm⁻¹) d'enregistrer des spectres de polymères nets, directement utilisables pour la comparaison avec les bibliothèques spectrales.

Comment la pression de serrage influence-t-elle la reproductibilité des spectres ATR-FTIR ?

L'ATR reposant sur une onde évanescente s'étendant à moins de cinq microns de la surface du cristal, une pression de serrage insuffisante crée des espaces d'air microscopiques qui réduisent artificiellement l'intensité d'absorption. L'application d'une force mécanique via un dispositif de serrage assure un contact optique optimal entre l'échantillon et la face du cristal, stabilisant ainsi la hauteur des pics une fois le contact total établi. Lors de la configuration d'un accessoire ATR à réflexion unique pour les plateformes de paillasse telles que le ToronFTIR™ 7800, le module inclut un dispositif de serrage mécanique garantissant un contact uniforme sur les pièces solides sans dépasser les limites structurelles du cristal. Les configurations matérielles variant selon les modèles, notre équipe technique confirme les accessoires sélectionnés lors de l'étude initiale de votre devis.

La spectroscopie ATR-FTIR peut-elle évaluer l'orientation moléculaire dans les films et les fibres polymères ?

Oui, la spectroscopie ATR-FTIR permet d'évaluer l'orientation moléculaire lorsqu'elle est couplée à un polariseur à grille métallique infrarouge moyen. En alternant l'angle de polarisation entre des orientations parallèles et perpendiculaires à la direction d'étirage d'un polymère extrudé ou d'une fibre synthétique, les analystes calculent les rapports dichroïques afin de déterminer l'alignement des chaînes polymères. La large gamme spectrale du ToronFTIR™ 7800 (7 800 à 350 cm⁻¹) et son compartiment optique modulaire permettent l'utilisation d'accessoires à lumière polarisée pour l'analyse de l'orientation structurale dans la région infrarouge moyen.

Quand les laboratoires doivent-ils choisir la réflectance diffuse dans le proche infrarouge (FT-NIR) plutôt que l'ATR dans l'infrarouge moyen ?

L'ATR infrarouge moyen est configuré pour identifier des groupes fonctionnels chimiques distincts au sein d'une fine couche superficielle, tandis que la réflectance diffuse proche infrarouge (FT-NIR) pénètre à plusieurs millimètres dans les matériaux pour quantifier des paramètres de composition majeurs tels que l'humidité, les protéines, les matières grasses et l'amidon. Pour les applications agricoles (céréales, aliments pour animaux et produits alimentaires), des systèmes dédiés comme le ToronNIR™ 12000 (couvrant la gamme de 12 000 à 3 800 cm⁻¹ / 800 à 2 600 nm, également référencé dans la série ToronNIR™ 2,600) mesurent directement les matériaux dans des coupelles rotatives, sans contact direct avec le cristal.