13.17 : ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום בשיטת החזר כולל מוחלש (ATR): סקירה

ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום בשיטת החזר כולל מוחלש (Attenuated Total Reflectance או ATR) היא טכניקה אנליטית עוצמתית המשמשת לחקר ההרכב של חומרים. שיטה זו נמצאת בשימוש נרחב בכימיה, מדעי החומרים, מדע פורנזי ותחומים נוספים שבהם נדרשת אפיון דגימות. לשיטת ATR ישנם יתרונות רבים על פני ספקטרוסקופיית IR מסורתית במעבר, כולל הצורך במעט או ללא הכנה מוקדמת של הדגימה והיכולת לנתח מגוון רחב של דגימות.

תהליך ה-ATR מתחיל בהכוונת קרן של קרינה אינפרא-אדומה אל גביש העשוי יהלום או גרמניום. מקדם השבירה הגבוה מוביל להחזר פנימי כולל של הקרן בתוך גביש ה-ATR. כאשר הקרן פוגעת בממשק שבין הגביש בעל מקדם השבירה הגבוה לדגימה בעלת מקדם השבירה הנמוך, נוצר גל כָּלֶה (evanescent wave המשתרע מעבר לפני השטח של הגביש אל תוך הדגימה. כאשר הגל הדועך מתקשר עם הדגימה, חלק מהאנרגיה של הגל נבלעת. עומק החדירה של גל זה לתוך הדגימה תלוי באורך הגל של האור הפוגע, בזווית הפגיעה ובמקדמי השבירה של הגביש והדגימה. האנרגיה הנבלעת מתאימה לתדרי הרטט של המולקולות בדגימה, ויוצרת ספקטרום בליעה ייחודי. לכל מולקולה יש שילוב ייחודי של רטטי קשרים והיא בולעת קרינה אינפרא-אדומה באורכי גל ייחודיים. השוואת ספקטרום הבליעה של הדגימה לספקטרה מוכרת מאפשרת לזהות את ההרכב המולקולרי של הדגימה.