Процедура анализа образца

Теоретические основы метода

Инфракрасная спектроскопия – раздел спектроскопии, изучающий взаимодейтсвие инфракрасного излучения с веществом.

При пропусканнии ИК - излучения через вещество происходит возбуждение колебательных движений молекул или их отдельных фрагментов.

При этом наблюдается ослабление интенсивности света, прошедшего через образец. Однако поглащение происходит не во всем спектре падающего излучения, а лишь при тех длинах волн, энергия которых соответствует энергиям возбуждения колебаний в изучаемых молекулах. Следовательно длины волн (или частоты), при которых наблюдается максимум поглощения ИК – излуения, могут свидетельствовать о наличии в молекулах образца тех или иных функциональных групп и других фрагментов.

Экспериментальным результатом в ИК-спектроскопии является инфракрасный спектр – функция инстенсивности пропущенного инфракрасного излучения от его частоты. Обычно инфракрасный спектр содержит ряд полос поглощения, по положению и относительной интенсивности которых делается вывод о строении изучаемого образца. Такой подход стал возможен благодаря большому количеству накопленной экспериментальной информации: существуют специальные таблицы, связывающие частоты поглощения с наличием в образце определенных молекулярных фрагментов. Созданы также базы ИК-спектров некоторых классов соединений, которые позволяют автоматически сравнивать спектр неизвестного анализируемого вещества с уже известными и таким образом идентифицировать это вещество.

Принцип работы

Главным компонетном Фурье – ИК - спектрометров является интерферометр Майкелсона, известный с начала ХХ века (рис1.). Его ключевыми элементами являются 3 зеркала. Светоделительное зеркало делит пучок излучения на две части одна из которых отражается от неподвижного зеркала, одна из которых отражается от неподвижного зеркала, а вторая - от подвижного (сканера). Оба отраженных пучка затем снова попадпют на светоделительное зеркало, где обьединяются, проходят через кювету с образцом и направляются на детектор. Подвижное зеркало призвано создавать разницу оптического пути (разность хода) для двух пучков света. При разности хода в (n+1/2)˟λ проходящие пучки взаимно уничтожаются, а отраженные, напротив, усиливаются. В результате получается интерферограмма - график зависимости интенсивности зарегистрированного излучения от разности пути. Для монохроматического света она имеет форму cos-инусоиды. Для использумоего в ИК-спектроскопии полихроматического света она приобретает более сложную форму и содержит всю спектральную информацию о падающем на детектор пучке. Далее интерферограмма перессчитывается в ИК спектр путем преобразования Фурье.

Процедура анализа образца

Обычный процесс заключается в следующем:

1. Источник: Инфракрасное излучение испускается нагретым источником, обладающим свойствами абсолютно черного тела. Этот луч проходит через апертуру, которая ограничивает сечение пучка.

2. Интерферометр: Луч попадает в интерферометр, где происходит модуляция излучения. На выходе из интерферометра получаем модулированный инфракрасный луч.

3. Лазер: Лазерный луч также проходит через интерферометр. Он используется для калибровки по длинам волн, контроля положения зеркала и запуска процесса сбора, данных спектрометром.

4. Образец: Луч входит в отделение, в котором находится образец, и пропускается через образец или отражается от его поверхности, в зависимости от того, какой тип анализа проводится. Именно здесь поглощаются определенные частоты энергии, которые являются характерными для образца.

5. Детектор: Измерения заканчиваются, когда луч достигает детектора. Используемые детекторы сконструированы особым образом, чтоб измерять сигнал интерферограммы в определенном спектральном диапазоне.

6. Копьютер: Измеряемый сигнал оцифровывается и передается в компьютер, где осуществляется Фурье-преобразование. Окончательный вариант ИК-спектра потом выдается пользователю для интерпретации и дальнейшей работы.

4. Регистрация спектров

Для получения спектра пробы необходимо зарегистрировать при одинаковых условиях эталонную интерферограмму (сравнение) и интерферограмму с пробой , отношение их Фурье-образов даст спектр пропускания (Т) пробы:

Регистрируемый в отсутствие пробы спектр называется эталонным или спектром сравнения (reference) (рис.4, 1-верхний). Здесь необходимо обратить внимание на то, что Фурье – спектрометр является однолучевым прибором. По этой причине спектр сравнения представляет собой спектр излучения теплового источника, на который наложен спектр поглощения паров атмосферной воды (~3700, 1500-1700 ), углекислого газа (~2350 ) и других веществ, возможно находящихся в атмосфере. Те же полосы регистрируются и в спектре пробы - полистирола (рис.4, 2-средний), однако, при делении одного спектра на другой в результирующем спектре остаётся только поглощение пробы (рис.4, 3-нижний), представляющее в данном случаеобычный спектр поглощения полистирола.Можно также получить

спектр поглощения пробы вкоординатах оптическая плотность (absorbance) – волновое число, что важно при проведении количественных измерений. Для выполнения указанных преобразований разработано стандартное программное обеспечение.

В настоящее время производятся Фурье – спектрометры с быстрым сканированием, точное положение оптических узлов (скорость перемещения, положение подвижного зеркала и оптическая разность хода) контролируется в них с помощью гелий-неонового лазера (632,8 нм), а применение современных технологий позволило их сделать компактными и сравнительно дешевыми. Возможности этих приборов гораздо шире, чем возможности “классических” приборов.

5. Порядок выполнения работы:

1. Приготовить образцы крови для снятия ИК-спектров

2. Снять фон ИК-спектрометра.

3. Снять ИК-спектры высущенной капли крови, изучить спектры снятых капель крови.

4. Сделать таблицу пиков каждого образца.

5. Составить диаграмму по пикам.

6. Расшифровать спектры образцов крови.

Обработка данных

3) Спектр образца СРА:

Спектр образца КВН:

4) Таблица пиков крови