IR-Analyse von Pulvern
Die klassische IR-Analyse setzt bei der Untersuchung von Pulvern Transmissions-Methoden ein. Entweder wird vom Pulver ein KBr-Preßling angefertigt oder man nutzt die Nujol-Technik. Im letzten Fall wird das zu untersuchende Pulver feinst vermahlen, in Nujol (einem hochreinen Paraffinöl) aufgeschlämmt und diese Suspension zwischen zwei IR-transparenten Fenstern in Transmission vermessen. Die Korngröße sollte ca. 1 bis 2 µm nicht überschreiten. Obwohl sich der Präparationsaufwand im Vergleich zur KBr-Preßtechnik in Grenzen hält, hat diese Methode einen gravierenden Nachteil: die fein verteilten Partikel bilden Streuzentren, an denen das IR-Licht (je nach Korngröße) in alle Raumrichtungen gestreut wird. Die Folge sind relativ hohe Grundabsorptionen, die sogar wellenlängenabhängig sein können und demzufolge auch zu einem unschönen Verlauf der Basislinie führen.
Eine bessere Methode bietet die Diffuse Reflexion. Die zu untersuchenden Pulver werden mit KBr verrieben und in Diffuser Reflexion vermessen. Der Anteil Probe zu KBr beträgt ca. 1:10 bis 1:20. Im Unterschied zum KBr-Preßling entfällt das Pressen der Tablette. Die Spektren zeigen zwar keine Grundabsorptionen als Folge von Streuzentren, aber KBr besitzt stets einen Anteil Feuchtigkeit, das im Spektrum zu unerwünschten Wasserbanden führt. Ferner sind einige Fallstricke zu beachten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. So sind die Korngröße und das Mischungsverhältnis entscheidende Qualitätsmerkmale guter Spektren.
Einfacher und vor allem zuverlässiger sind ATR-Messungen, besonders in der Routine-Analytik. Allerdings sind auch hier einige Besonderheiten zu beachten. Grundsätzlich ist bei ATR-Methoden wichtig, daß jede interne Reflexion im ATR-Kristall mit der Probe ausreichend gut in Kontakt tritt. Dies ist bei Flüssigkeiten immer der Fall, bei Festkörperproben benötigt man zusätzlich einen Andruckstempel. Bei Pulvern spielt einmal mehr die Korngröße eine Rolle, wie die Abbildung oben schematisch zeigt:
Während große Teilchen immer auf eine Reflexionsstelle des IR-Strahls treffen (linker Bereich in der Grafik), gibt es eine „kritische“ Korngröße, bei der das nicht zutrifft (mittlerer Bereich der Grafik). Wie auch immer man die Teilchen anordnet oder welchen Druck man auch immer ausübt, das Signal/Rausch-Verhältnis ist denkbar schlecht. In ungünstigen Fällen ist außer Rauschen überhaupt nichts erkennbar, der Strahl läuft einfach ins Leere. Werden die Partikel noch kleiner (rechter Teil der Grafik), werden die Spektren wieder besser, da eine Wechselwirkung zwischen IR-Strahl und den Partikeln zunehmend wahrscheinlicher wird.
Wie bei der Diffusen Reflexion und der Transmission gilt auch bei der ATR-Methode: je kleiner die Korngröße, desto besser wird das Spektrum. Die Wahl sollte auf eine Single-Reflexions-ATR fallen, da die Wahrscheinlichkeit, den IR-Strahl zu treffen, hier deutlich größer ist als bei einer Mehrfach-Reflexions-ATR. Während bei kompakten Proben das Signal/Rausch-Verhältnis mit zunehmender Anzahl interner Reflexionen im Kristall wächst, kann es bei Pulverproben genau umgekehrt sein.