IR-Diffus refleksjon

Når infrarød stråling blir fokusert på finmalte prøvepartikler vil den innsendte strålingen oppføre seg på flere måter. Den kan bli reflektert direkte fra partikkelens overflate uten å trenge inn i denne. Strålingen kan foreta mange påfølgende refleksjoner fra overflaten til mange partikler uten å trenge inn i disse. Diffus refleksjon oppstår når den innsendte strålingen trenger inn prøvepartiklene og siden blir spredd i prøven.

En diffus refleksjonsmålecelle fokuserer innsendt infrarød stråling på en prøvekopp fylt med en blanding av prøvepartikler og et infrarødt gjennomsiktig materiale som f.eks kaliumbromid. Infrarød stråling blir reflektert, absorbert og spredd i prøven og den delen av strålingen som når overflaten av prøven blir via speil sendt til en detektor. Dermed er det mulig å beregne prøvepartiklenes infrarøde spektrum. Før prøvepartiklene måles er det vanlig å måle et bakgrunnsspektrum av kun det infrarøde gjennomsiktige materiale. Ved korrekt prøvepreparering kan utmerkede kvantitative målinger foretas.

Reflektans R = I / I0
er et mål på hvor mye av strålingen som reflekteres av en prøve. Det er forholdet mellom strålingsintensiteten, I, av lyset som treffer detektor etter refleksjon fra prøven og intensiten av strålingen, I0, som treffer detektoren uten å være hindret av prøven.

Log (1/R) = - logR = log(I0/I)
Det er et mål på hvor mye av strålingen som absorberes av IR-aborberende molekyler i prøven i et refleksjonsforsøk. Sammenhengen er slik at hvis en prøve absorberer 25 % av strålingen ved en gitt bølgelengde, er reflektansen ved denne bølgelengden 75%. Dette brukes i kvantitativ spektroskopi.
En annen mye brukt enhet er Kubelka-Munk enheten. Kubelka-Munk foretrekkes fordi det eliminerer bølgelengdeavhengige speilrefleksjonseffekter, som redusere analysenøyaktigheten.

KM = (1 - R)2/2R
For å kunne bruke denne må man fortynne prøven med til dømes KBr. Konsentrasjonen må være lav, i området 1 - 5% prøve til 99%- 95% fortynningsmateriale (eng: matrix) etter vekt. Alt pulver må være finmalt (anbefalt partikkelstorleik 2 - 5 mikrometer ). Pulverblandingen må være homogen og prøvetykkelsen minst 3 mm. Om det ikke er mulig å følge disse kriteriene brukes log (1/R).

Det er vanlig å benytte diffus refleksjon til analyse av både organiske og uorganiske prøver som kan finmales (< 10 m m) og blandes med en infrarød gjennomsiktig pulvermatrise.

Slike prøver kan være harde eller stive polymerer

Diffus refleksjon kan også brukes ved å benytte et silisiumkarbid sandpapir til å pusse av små mengder prøve fra en stor, umedgjørlig overflate.

Malte og lakkerte overflater, tabletter og stive polymere

• Hva er standardprosedyre ved tillaging av en prøve for å få et "transmitanslignede" spektrum?

  Mal prøven med morter og pistille eller bruk den elektriske møllen, til partikkelstørrelsen er ca 10 mikrometer. Da har pulveret meliskonsistens. Bland prøven med finmalt KBr.

  For organisk materiale: ca 5-10 vektprosent prøve til 95-90 % KBr.

  For uorganisk materiale: ca 2-5 vektprosent til 98-95 % KBr.

  Rist, rør eller bruk den elektriske møllen til blandingen er homogen.

• Hvordan skal prøvekoppen fylles?

  Fyll koppen til det er haug på. Dunk koppen forsiktig med spatelen eller mot bordet for å jevne overflaten. Stryk forsiktig av overflaten med en glatt gjenstand. Unngå å hardpakke prøven. Da oppstår speilrefleksjon som gir såkalte reststrahlenbånd. Løspakkete prøver med flat overflate er det ideelle for diffus refleksjonsmålinger.

  Små mengder faststoff kan lett måles ved å løse det i et flyktig løsningsmiddel. En liten dråpe av blandingen settes på finmalt KBr i en prøvekopp. Etter at løsningsmiddelet er fullstendig fordampet måles det infrarøde spekteret til det faste stoffet.