Reflectancia total atenuada
La reflexión total atenuada ( ATR ) es una técnica de muestreo utilizada junto con la espectroscopia infrarroja que permite examinar las muestras directamente en estado sólido o líquido sin preparación adicional. [1]
ATR utiliza una propiedad de reflexión interna total que resulta en una onda evanescente . Un rayo de luz infrarroja pasa a través del cristal ATR de tal manera que se refleja al menos una vez en la superficie interna en contacto con la muestra. Esta reflexión forma la onda evanescente que se extiende hacia la muestra. La profundidad de penetración en la muestra es típicamente entre 0,5 y 2 micrómetros , con el valor exacto determinado por la longitud de onda de la luz, el ángulo de incidencia y los índices de refracción para el cristal ATR y el medio que se está probando. [2]El número de reflexiones se puede variar variando el ángulo de incidencia. El rayo es luego recogido por un detector cuando sale del cristal. La mayoría de los espectrómetros infrarrojos modernos se pueden convertir para caracterizar muestras a través de ATR montando el accesorio ATR en el compartimento de muestras del espectrómetro. La accesibilidad, la rápida entrega de muestras y la facilidad de ATR- FTIR han llevado a un uso sustancial por parte de la comunidad científica.
Este efecto evanescente solo funciona si el cristal está hecho de un material óptico con un índice de refracción superior al de la muestra en estudio. De lo contrario, se pierde luz en la muestra. En el caso de una muestra líquida, es suficiente verter una pequeña cantidad sobre la superficie del cristal. En el caso de una muestra sólida, las muestras se sujetan firmemente para garantizar un buen contacto y eliminar el aire atrapado que reduciría la intensidad de la señal. La relación señal / ruido obtenida depende del número de reflexiones, pero también de la longitud total de la trayectoria de la luz óptica que amortigua la intensidad. Por lo tanto, no se puede hacer una afirmación general de que más reflejos dan mejor sensibilidad. [ cita requerida ]
Los materiales típicos para los cristales de ATR incluyen germanio , KRS-5 y seleniuro de zinc , mientras que el silicio es ideal para su uso en la región del IR lejano del espectro electromagnético . Las excelentes propiedades mecánicas del diamante lo convierten en un material ideal para ATR, particularmente cuando se estudian sólidos muy duros, aunque la banda ancha de fonones del diamante entre 2600 y 1900 cm −1 disminuye significativamente la señal a ruido en esta región. La forma del cristal depende del tipo de espectrómetro y la naturaleza de la muestra. Con dispersivoespectrómetros, el cristal es una losa rectangular con bordes biselados, visto en sección transversal en las ilustraciones. Otras geometrías utilizan prismas, semiesferas o láminas delgadas. [ cita requerida ]
La espectroscopia infrarroja (IR) por ATR es aplicable a los mismos sistemas químicos o biológicos que el método de transmisión. Una ventaja de ATR-IR sobre la transmisión-IR es la longitud de camino limitada en la muestra. Esto evita el problema de una fuerte atenuación de la señal de infrarrojos en medios de alta absorción, como las soluciones acuosas. Para la luz ultravioleta o visible (UV / Vis), la trayectoria de la luz evanescente es lo suficientemente corta como para que la interacción con la muestra disminuya con la longitud de onda. Para muestras ópticamente densas, esto puede permitir mediciones con UV. Además, como no es necesario establecer una trayectoria de luz, las sondas de eje único se utilizan para la monitorización del proceso y son aplicables tanto en el espectro infrarrojo cercano como en el medio. [ cita requerida ]
Recientemente, ATR-IR se ha aplicado a flujos de microfluidos de soluciones acuosas mediante la ingeniería de microrreactores con aberturas integradas para el cristal ATR, lo que permite que el flujo dentro de los microcanales pase a través de la superficie del cristal para su caracterización, [3] o en celdas de flujo dedicadas. [4] [5] La capacidad de caracterizar muestras de forma pasiva, sin preparación de muestras, también ha llevado al uso de ATR-FTIR en el estudio de pruebas de trazas en la ciencia forense .
