IR測定法（ATR法）

赤外分光分析（IR）は、有機物の代表的な分析法のひとつとして、古くから広く用いられており、サンプルの状態や目的に応じて、様々な測定法があります。今回は、代表的な測定法のひとつである全反射測定法（Attenuated Total Reflection、ATR法）について紹介します。

ATR法の原理

図1：ATR法の模式図

クリスタルと試料を接触させた後、クリスタル内部を透過させた赤外光を、試料との界面にて全反射させます。この全反射の際に、試料側へわずかに赤外光が潜り込むため、全反射光を検出することで、試料表面（深さ数µm程度）のFT-IRスペクトルを取得することが出来ます（図1）。

ATR法の特徴：潜り込み深さ

ATR法において、試料への赤外光の潜り込みの深さは、入射角、試料とクリスタルの屈折率、波長に依存します（式1）。参考として、式1より算出した潜り込み深さのグラフを図2に示します。このように低波数側の潜り込みが深いため、ATR法によるFT-IRスペクトルは、透過法によるFT-IRスペクトルと比較し、低波数側の吸収が強く現れます（図3）。なお、試料が柔らかい場合には、クリスタルを押し当てた際に、測定表面が薄く押し広げられ、想定以上の深さまで、赤外光が潜り込むことがあります。

		（式1） dp ：潜り込み深さ λ ：波長 θ ：入射角 n1 ：クリスタルの屈折率 n2 ：試料の屈折率
図2：ATR法における潜り込み深さ

図3：ポリスチレンのFT-IRスペクトル（ATR法、透過法）

ATR法の特徴：クリスタルの特徴

ATR法においては、波数によって潜り込み深さが異なりますが（上述）、クリスタルの種類（屈折率の違い）によっても潜り込み深さが異なります（図2、図4）。また、それ以外にもクリスタルによって、様々な特徴があります。表に、代表的なクリスタルとして、ゲルマニウムとダイヤモンドの特徴を示します。目的や試料状態と、これらの特徴を照らし合わせ、実際の使用するクリスタルや測定法を選定します。

図4：ポリスチレンのFT-IRスペクトル（ATR法）

• *1 図5を参照
• *2 装置の仕様により異なりますが、通常4000cm^-1まで（中赤外領域）を測定

図5：タイヤのFT-IRスペクトル（ATR法）