FTIRの基礎（4） 各種測定法について

粉末、または粉砕して微粉末にできる試料が対象です。ただし、KBrの吸湿の影響により、OH基の吸収帯ではスペクトルの評価は難しくなります。水を含む、吸湿性が高い、高濃度のカーボンや顔料が含まれる、結晶構造が壊れやすい、赤外線を透過しにくい試料は向いていません。塩化物、塩酸塩は、KBrのBrとClがハロゲン交換してしまうので、KClで錠剤化するのが一般的です。

粉末、または粉末にできる試料を流動パラフィン（ヌジョール）に練りこませてペースト状にし、窓板に塗布する方法です。もともとは、KBr法錠剤法ではサンプリング中に吸湿してしまう試料（果糖などの糖類）や溶媒に溶解しない試料（無機物）に対して使用していました。現在は、日本薬局方で赤外スペクトルの確認試験でヌジョール法が指定されている試薬やN₂ガスパージ下での遠赤外測定で用います。流動パラフィンの吸収が出るため、C-H基（3000～2800、1500～1300cm⁻¹）の領域は評価できません。

KBrを結晶のまま用いる手法です。粉末状の試料をKBrのプレートに挟んで測定します。粉砕の手間がないので、簡便にサンプリングできます。KBr法のサンプリングを簡便化したい場合、または吸湿性が高い試料を測定したい場合に有効です。粒径の大きい試料は散乱の影響を受けやすく、吸収が実際より弱く観測されることがあります。水を含む試料は測定できません。

薄膜化できる試料が対象です。厚みは10µm以下にする必要があります。薄膜化には、延伸する、熱プレスする、切削する等様々な方法があります。溶媒に溶ける試料であれば溶媒を溶かし、その溶液を赤外透過材（KBrプレート）に塗布した後、溶媒を揮発させて薄膜化する手法が簡便です。

ガスの濃度に応じて、セル長を調整します。ガスはシャープなピークを持つため、必要に応じて高分解測定が求められます。水蒸気、二酸化炭素を定量したい場合は、空気中に含まれている分を取り除くため、光学系を全真空、もしくはN₂ガスパージします。

赤外光がプリズム内で全反射する際に生じる、試料への光のもぐり込みを利用した反射測定法です。試料を挟んで、プリズムに密着させるだけで測定可能です。酸、アルカリ溶液を測定する場合は、腐食しないダイヤモンドプリズムを選択する必要があります。

粉体試料を測定すると、測定する光は試料内部で透過、散乱、反射を繰り返しながら粉体表面から出射します。この光を拡散反射光といい、検出する方法を拡散反射法といいます。試料の吸収が強い場合は、赤外透過材（KBrなど）で希釈する必要があります。定量的に扱う場合は、縦軸をKM（Kubelka-Munk）変換という計算を行うことで、濃度に比例した強度比になります。

平滑な平面を持つ試料に10°前後で光を入射し、その表面反射光（正反射光）を検出して測定する方法です。リファレンスに用いるミラーとの相対反射率を求めます。得られる反射スペクトルは、屈折率の異常分散によりピークが歪んだ状態になります。KK（Kramaers-Kronig）変換という計算を用いることで、歪んだスペクトルを元に戻し、通常の赤外吸収スペクトルと対比することができます。

測定対象物が金属板上の薄膜の場合、赤外光は金属板上まで進行してから反射をするため、反射光からは薄膜の吸収スペクトルが得られます。KK変換する必要はありません。