13.17 : Spettroscopia infrarossa a riflettanza totale attenuata (ATR): panoramica

La spettroscopia infrarossa a riflettanza totale attenuata (ATR) è una potente tecnica analitica che viene usata per studiare la composizione dei materiali. È ampiamente utilizzata in chimica, nella scienza dei materiali, nella scienza forense e in altri campi in cui è richiesta la caratterizzazione del campione. L'ATR presenta diversi vantaggi rispetto alla tradizionale spettroscopia IR a trasmissione, tra cui il requisito di una preparazione del campione minima o nulla, e la capacità di analizzare un'ampia gamma di campioni.

Il processo ATR inizia dirigendo un fascio di radiazione IR su un cristallo di diamante, o germanio. L'elevato indice di rifrazione porta alla riflessione interna totale del fascio all'interno del cristallo ATR. Quando il fascio colpisce l'interfaccia tra il cristallo ad alto indice di rifrazione e il campione a basso indice di rifrazione, viene generata un'onda evanescente che si estende oltre la superficie del cristallo nel campione. Quando l'onda evanescente interagisce con il campione, parte dell'energia dell'onda viene assorbita. La profondità a cui quest’onda penetra nel campione dipende dalla lunghezza d'onda della luce incidente, dall'angolo di incidenza e dagli indici di rifrazione del cristallo e del campione. L'energia assorbita corrisponde alle frequenze vibrazionali delle molecole nel campione, creando uno spettro di assorbimento unico. Ogni molecola ha una combinazione unica di vibrazioni di legame e assorbe la radiazione IR a lunghezze d'onda uniche. Confrontando lo spettro di assorbimento del campione con gli spettri noti si aiuta a identificare la composizione molecolare del campione.