13.17 : Spectroscopie infrarouge à réflectance totale atténuée (ATR) : présentation

La spectroscopie infrarouge à réflectance totale atténuée (ATR) est une technique d'analyse puissante utilisée pour étudier la composition des matériaux. Elle est largement utilisée en chimie, en science des matériaux, en criminalistique et dans d'autres domaines où la caractérisation des échantillons est nécessaire. L'ATR présente plusieurs avantages par rapport à la spectroscopie IR à transmission traditionnelle, notamment la nécessité de peu ou pas de préparation d'échantillon et la capacité d'analyser une large gamme d'échantillons.

Le processus ATR commence par diriger un faisceau de rayonnement IR sur un cristal de diamant ou de germanium. L'indice de réfraction élevé conduit à la réflexion interne totale du faisceau dans le cristal ATR. Lorsque le faisceau atteint l'interface entre le cristal à indice de réfraction élevé et l'échantillon à indice de réfraction inférieur, une onde évanescente est générée qui s'étend au-delà de la surface du cristal dans l'échantillon. Lorsque l'onde évanescente interagit avec l'échantillon, une partie de l'énergie de l'onde est absorbée.

La profondeur à laquelle cette onde pénètre dans l'échantillon dépend de la longueur d'onde de la lumière incidente, de l'angle d'incidence et des indices de réfraction du cristal et de l'échantillon. L'énergie absorbée correspond aux fréquences vibratoires des molécules de l'échantillon, créant un spectre d'absorption unique. Chaque molécule possède une combinaison unique de vibrations de liaison et absorbe le rayonnement IR à des longueurs d'onde spécifiques. La comparaison du spectre d'absorption de l'échantillon avec des spectres connus permet d'identifier la composition moléculaire de l'échantillon.