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红外光谱被广泛应用于描绘微量证据的化学成分，如油漆、纤维和粘合剂，以及缴获的毒品和相关化学品。我们最近推出了Thermo Scientific™iS™50 ATR模块，这是一种新型的、扩展范围的衰减全反射(ATR)模块，集成到Nicolet™iS50 FT-IR光谱仪中。这确保了ATR模块总是可用于未知材料的快速分析，即使在样品室中安装了另一个附件。内置ATR结合了优化的光学设计，金刚石ATR晶体和宽范围DTGS探测器，提供从4000 cm-1到100 cm-1的高灵敏度红外光谱。由于ATR安装在光谱仪的密封部分内，提高了稳定性，即使使用干燥系统，也可以获得低至200 cm-1的光谱。
红外光谱是法医科学界认为具有最高鉴别能力的少数分析技术之一，需要提供关于材料化学成分的确证证据。FT-IR广泛应用于大多数法医实验室，用于识别缴获的毒品和犯罪现场的可能证据等材料。
FT-IR被证明特别有价值的一个领域是分析汽车油漆芯片。许多法医实验室报告了低于400 cm-1的红外光谱范围在帮助识别油漆样品中的特定无机颜料或矿物质方面的重要性。传统上，这些测量是在FT-IR系统上使用金刚石压缩单元或漫反射附件进行的，该系统使用碘化铯(CsI)光学器件来获取低至225 cm-1的光谱。铃木出版社。在《法医学杂志》上发表了一篇论文，描述了宽范围FT-IR在汽车涂料颜料分析中的应用。铃木博士还创建了一个包含50多个红外参考光谱的库。图书馆;华盛顿州犯罪实验室开发了一个汽车涂料颜料红外光谱库(4000-250 cm-1)，目前可以从SWGMAT.org网站下载。
另一个分析汽车涂料和颜料的优秀资源是由加拿大皇家骑警取证实验室服务开发的国际取证汽车涂料数据查询(PDQ)数据库。该数据库中的大部分红外光谱数据包含225 cm-1以下的峰值信息。虽然增程FT-IR的优势可能很明显，但获得高质量的透射光谱需要大量的经验和仔细的样品制备。通常用于扫描这一范围的CsI光学器件是精细的和可吸湿的，因此必须非常小心地保持仪器内的低湿度环境，并极其谨慎地处理分束器。此外，准备一个足够薄和无流苏的油漆样品，以钻石砧细胞形式工作，对一个没有经验的检验员来说可能是一个挑战。金刚石窗不仅压缩样品，而且在中红外和远红外光谱区域都是透明的。
在本文中，我们将讨论Nicolet iS50 FT-IR光谱仪的一个新功能，它提供了一种快速、简单的方法来获取低至100 cm-1的光谱。我们使用的系统配置了内置的iS50 ATR模块和iS50 ABX自动分束器交换器。通过这种配置，只需一次操作就可以从样品中获得中红外和远红外光谱。在本报告中，采用固体衬底分束器和整体金刚石ATR，获得了1800 cm-1至100 cm-1范围内的远红外光谱，如图1所示。在几分钟内获得了4 cm-1分辨率的高质量光谱。
无机颜料的红外光谱分析:1800 ~ 100 cm-1的ATR光谱
如前所述，扩展范围FT-IR的重要优势之一是能够检测许多涂料和塑料中发现的无机颜料和填料的峰。在本例中，我们下载了铃木博士在SWGMAT.org网站上提供的光谱，并创建了一个可与Thermo Scientific OMNIC™搜索软件一起使用的自定义光谱库。第一个被分析的样本是一小块白色塑料。光谱搜索发现的最佳匹配是金红石的光谱，金红石是一种用作增白剂的TiO2化合物。图2显示了ATR光谱和华盛顿州犯罪实验室(WSCL)图书馆的透过率参考光谱的比较。铃木博士论文中描述的金红石的两个参考峰在这个样品中清楚地存在。第二个例子实际上是一种明黄色的塑料材料，在400厘米-1以下有两个大峰。如图3所示，虽然方解石的峰值在400 cm-1以上，但在镉黄的参考光谱中，唯一的峰值在250 cm-1附近，与我们扩展范围ATR光谱中的强特征很好地匹配。
增程FT-IR分析汽车涂料:ATR光谱为1800-100 cm-1
ATR光谱的一个独特之处在于穿透样品的深度有限。穿透的深度取决于红外光的波长和样品的折射率。
虽然在远红外区域的渗透深度可能是几微米，这可能仍然小于油漆层的厚度。图4显示了从油漆样品的两面获得的光谱。两边的光谱明显不同，这表明样品中至少存在两层油漆。
光谱减法通常可以用于分类不同的光谱特征，避免手动分离油漆层。由于内置ATR模块中的所有组件都专门针对Nicolet iS50光谱仪进行了优化，因此灵敏度非常高。虽然Nicolet iS50仪器不是设计为微型光谱仪，但可以从小于1毫米的样品中快速获得优良的红外光谱。图5中一小片油漆的ATR光谱显示了这种灵敏度。
ATR和透射光谱的比较
用扩展范围的内置ATR从第二个油漆芯片获得的光谱与相应的传输光谱进行比较。虽然样品制备方法和测量技术不同，但应用OMNIC软件先进的ATRcorrection功能后，光谱非常相似。此外，ATR光谱在CsI光学获得的透射光谱的220 cm-1截止点以下显示了一些显著特征。
结论
在这篇文章中，我们展示了用Nicolet iS50光谱仪和新的扩展范围，内置ATR模块获得的一些光谱。集成的ATR模块可以轻松地从少量样品中快速获得低至100 cm-1的红外光谱。这表明，高灵敏度扩展范围，内置ATR可以在法医实验室发挥重要作用。我们相信，通过适当的验证，扩展范围ATR可以提供一种补充方法来表征法医科学家感兴趣的材料。内置iS50 ATR模块的Nicolet iS50光谱仪为用户提供了带有两个采样站的仪器。样品室仍可用于传动分析或插入其他配件和模块。将内置ATR与Nicolet iS50拉曼模块与红外显微镜相结合，为法医实验室的分子光谱学奠定了坚实的基础。
确认
我们要感谢加拿大皇家骑警国家法医服务中心痕量证据操作支持经理Mark Sandercock博士，他进行了有益的讨论，并提供了相应的油漆样品光谱。
参考文献
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