Ep 16 — 样品制备实战与常见错误

系列：红外光谱百科：从原理到实战
篇章：第二篇 · 初级篇 — 走进实验室
适合人群：高中/大学本科生、研究生、刚进入实验室的检测技术人员
前置知识：Ep 13（透射法）、Ep 14（ATR）、Ep 15（ATR vs 透射）
阅读时间：约 40 分钟

引子：一张"鬼影"谱图的诞生

某个周五下午，新手小李带着新做的 KBr 压片兴冲冲跑进光谱室。谱图出来了——「咦，怎么 3400 cm⁻¹ 一个大峰？」 他以为是样品里的羟基，但对照标准品却发现完全对不上。半天的反复实验后，他终于意识到——KBr 吸潮了。3400 cm⁻¹ 的"鬼峰"其实是空气里水蒸气的 O-H 伸缩 [1][2]。

类似的"鬼影"在红外实验室里几乎每天都在上演：

• 样品太多 → flat-top 平顶峰，吸光度 > 2，光谱已被"截顶"
• 样品太少 → SNR 极差，小峰被噪声淹没
• 研磨不充分 → 基线倾斜、散射严重
• ATR 接触不良 → 全谱信号弱得像背景
• 液池光程太长 → 溶剂峰完全掩盖溶质

这些错误的根源不在仪器，而在制样。光谱学有句老话："Garbage in, garbage out"（垃圾进，垃圾出）——再好的仪器也救不了糟糕的样品制备 [1][3]。

本集我们将系统讲解固体、液体、含水样品的制样实战技巧，并剖析 10+ 种典型错误谱图案例，最后给出"排雷清单"。读完本集，你将能在第一次实验就拿到一张可用的谱图。

一、固体制样实战

固体样品是红外分析最常见的形式，制样方法主要有 KBr 压片法和 ATR 法两种。本节聚焦 KBr 压片法（透射），ATR 制样技巧见第四节。

1.1 KBr 压片法：经典中的经典

KBr 压片法由 Stimson 和 O'Donnell 于 1950 年代提出 [4]，至今仍是固体样品透射测量的主流方法。原理是将样品与干燥 KBr 粉末混合研磨后压成透明薄片，红外光直接穿过。

标准流程 [1][3][4]：

1. 干燥 KBr  →  2. 称量样品   →   3. 研磨混合
   105°C真空      1–2 mg        玛瑙研钵
   烘过夜         (1:100–1:200)   顺时针 2–5 min
        ↓
4. 装入模具  →  5. 真空压片    →   6. 取出压片
   3 mm 深度       8–10 ton       透明圆片
                  30 秒–2 分钟     厚度 0.5–1 mm

图 1：KBr 压片法标准流程示意（参考 [1][4]）

1.2 KBr 干燥：决定成败的第一步

KBr 极易吸潮，未充分干燥的 KBr 会在以下位置出现"水鬼峰" [1][2][5]：

表 1：KBr 吸潮产生的"鬼峰"位置（数据来源 [1][2]）

🔗 延伸：水分子的详细红外吸收峰见 ftir.fun 水分子官能团页。

干燥方法 [1][3][5]：

• 常规：105°C 烘 2–4 小时，存放在 130°C 干燥器中
• 严格：150°C 真空烘过夜（推荐用于高精度分析）
• 应急：市售"光谱纯 KBr"已预先干燥，开封后立即使用

操作环境 [3][5]：

• 湿度 < 30% RH 最佳（需除湿空调或干燥手套箱）
• 湿度 30–50% RH 可接受，但需加快操作
• 湿度 > 50% RH 不建议操作 KBr 压片

⚠️ 新手常犯错误：KBr 烘干后放在敞口玻璃皿中晾着，2 小时就回潮。正确做法是放在密封干燥器中，使用时才取出。

1.3 样品与 KBr 比例：1:100 的黄金法则

经典比例是样品 : KBr = 1:100 到 1:200（质量比）[1][3][4]。

为什么是 1:100？ [1][4]

• 样品太少 → 吸光度 < 0.1，SNR 差，小峰看不见
• 样品太多 → 吸光度 > 2，flat-top 平顶峰，定量失真
• 1:100 时主峰吸光度约 0.5–1.0，刚好在最佳区间

实例：1 mg 样品 + 100 mg KBr = 200 mg 总量（压成 13 mm 圆片，厚度约 0.7 mm）

调节策略 [1][3]：

• 强吸收样品（如含 C=O、C-O-C）：1:200 或 1:500
• 弱吸收样品（如饱和烃、含硫化合物）：1:50 或 1:20
• 经验法则：第一次用 1:100 试，根据峰高调整

1.4 研磨粒度：< 2 μm 的硬指标

研磨粒度直接决定谱图质量。Rayleigh 散射定律告诉我们 [1][3][6]：

$$I_{\text{scatter}} \propto \frac{d^3}{\lambda^4}$$

其中 $d$ 是颗粒直径，$\lambda$ 是光波长。颗粒直径 $d$ 越大，散射越严重 [1][6]。

经验阈值 [1][3][6]：

• $d < 2\,\mu\text{m}$：散射可忽略，谱图正常
• $d = 2$–$10\,\mu\text{m}$：散射明显，基线倾斜，谱图变形
• $d > 10\,\mu\text{m}$：散射严重，全谱畸变，无法用

研磨技巧 [3][5]：

1. 先单独研磨样品至细粉（如硬结晶需先研碎）
2. 加入约 1/3 的 KBr，研磨 1 分钟
3. 加入剩余 KBr，继续研磨 2–5 分钟
4. 顺时针 + 逆时针交替研磨，确保均匀
5. 研磨好的粉末应像面粉一样细腻，无颗粒感

玛瑙研钵的选择 [3]：

• 直径 50–75 mm（适合 100–300 mg 总量）
• 必须用玛瑙（硬度高、化学惰性、不引入杂质）
• 研磨前后用乙醇清洗，避免交叉污染

💡 专业技巧：研磨时不要"压"，而是"研"——用研杵在研钵壁上画圈，让颗粒在摩擦中变细。压样品会破坏晶型（如有晶型分析需求，必须用 ATR）[3]。

1.5 压片操作

模具 [3][4]：

• 13 mm 直径（最常用）
• 7 mm 直径（少量样品用）
• 材料：高碳钢，硬化处理

压片步骤 [3][4]：

1. 模具清洁：用乙醇擦拭模具和压杆
2. 装粉：将研磨好的粉末均匀铺在模具中，刮平
3. 抽真空（如有真空接口）：抽 30 秒，去除粉末间的空气
4. 加压：8–10 ton（10–14 kN 力），保持 30 秒–2 分钟
5. 卸压：缓慢卸压（避免压片碎裂）
6. 取出：小心推出压片，避免手指接触

良好压片的判据 [3][4]：

• 透明或半透明（不透光 = 压不好）
• 无裂纹、无孔洞
• 厚度均匀（约 0.5–1 mm）
• 边缘完整

⚠️ 新手常犯错误：

• 加压过快 → 压片碎裂
• 卸压过快 → 压片内部应力，测谱时碎裂
• 模具未擦干净 → 上一份样品污染

1.6 其他固体制样方法

① 薄膜法 [1][3]

• 适合可溶聚合物（如聚苯乙烯、PMMA）
• 配制 1–5% 溶液，滴在 KBr 窗片上，挥发成膜
• 优点：薄膜均匀，定量准确
• 注意：溶剂必须完全挥发（避免溶剂峰干扰）

② 矿油糊法（Nujol Mull） [1][3]

• 适合不希望 KBr 离子干扰的样品（如某些无机盐）
• 样品 + 几滴矿物油研磨成糊
• 涂在 KBr 窗片上测
• 缺点：矿物油在 2800–3000、1460、1375 cm⁻¹ 有强 C-H 吸收

③ 热压法 [3]

• 适合热塑性聚合物
• 加热加压使聚合物熔融成膜
• 注意：温度不能让样品降解

二、液体制样实战

液体样品制样的核心是选择合适光程的液池。光程选择不当会出现两种典型问题：太长导致 flat-top（吸光度 > 2），太短导致 SNR 差 [1][3][7]。

2.1 液池分类

① 可拆卸液池（Demountable Cell） [1][3][7]

结构：两片窗片 + 垫片（铅、聚四氟乙烯）

   ┌──────────┐
   │   窗片    │  ← KBr / NaCl / CaF₂ / ZnSe
   │  垫片    │  ← 厚度 0.025–1 mm
   │   样品   │
   │  垫片    │  
   │   窗片    │
   └──────────┘

图 2：可拆卸液池结构示意（参考 [7]）

优点：

• 易拆洗
• 垫片可换，光程灵活

缺点：

• 光程精度低（±10%）
• 易漏液
• 窗片易潮解

② 固定液池（Sealed Cell） [1][7]

光程固定（如 0.1 mm、0.5 mm），用注射器注液。

优点：

• 光程精确（±1 μm）
• 适合定量分析
• 适合挥发性液体

缺点：

• 难清洗
• 价格高

③ 微量液池（Micro Cavity Cell） [7]

• 体积 < 1 μL
• 适合珍贵样品
• 光程 0.05–0.5 mm

2.2 光程选择：根据样品和浓度

纯液体（如乙醇、丙酮） [1][3]

• 推荐 0.025–0.1 mm
• 纯液体摩尔浓度高（约 10 mol/L），短光程即可

浓溶液（10%–50% 溶质） [1][3]

• 推荐 0.1–0.2 mm
• 溶剂峰可能 flat-top，但溶质峰在最佳区间

稀溶液（1%–10% 溶质） [1][3]

• 推荐 0.5–1 mm
• 让溶质峰落到 0.3–1.0 吸光度区间

极稀溶液（< 1% 溶质） [1][3]

• 推荐 1–10 mm（多次反射液池）
• 溶剂峰可能 flat-top，但可扣除

初步选光程的经验公式 [1]：

$$b_{\text{optimal}} \approx \frac{1}{\varepsilon_{\text{max}} \cdot c}$$

其中 $\varepsilon_{\text{max}}$ 是最强峰的摩尔吸光系数（L·mol⁻¹·cm⁻¹），$c$ 是浓度（mol/L）。

2.3 窗片材料选择

表 2：常见液池窗片材料对比（数据来源 [1][7]）

⚠️ KBr/NaCl 不能碰水！ 它们易溶于水，水溶液会瞬间溶解窗片 [1][7]。

2.4 液体进样与清洗

进样步骤 [3][7]：

1. 用注射器（1 mL）吸取样品
2. 注射器针头插入液池进样口
3. 缓慢推入样品，从另一端口观察液体到达
4. 关闭两端阀门（固定液池）或装上盖板（可拆卸）
5. 用镜头纸擦去外溢液体

清洗步骤 [3][7]：

1. 用注射器注入溶剂（如乙醇、氯仿）
2. 反复冲洗 3–5 次
3. 用压缩空气吹干
4. 检查无残留（采集空白谱图）

注意事项 [3][7]：

• 不同样品用不同注射器，避免交叉污染
• 易挥发样品先冷却再进样
• 黏稠样品需加热或稀释

三、含水样品：水峰的挑战与对策

水是红外分析最大的"敌人"之一——它在 3400 cm⁻¹ 和 1640 cm⁻¹ 有极强吸收，吸光系数远超大多数有机物 [1][5][8]。

3.1 水的红外吸收

水分子有三个振动模式 [1][5][8]：

表 3：水分子的主要红外吸收（数据来源 [1][5][8]）

🔗 延伸：水分子红外吸收的详细机理见 ftir.fun 水分子官能团页。

3.2 含水样品制样策略

策略 1：ATR 法（首选） [3][5][8]

ATR 光程仅 μm 级，水峰相对可控：

• 单次反射金刚石 ATR：水峰吸光度约 0.3–0.8
• 多次反射 ATR：水峰吸光度可达 1.5+

操作：滴 1–2 滴水溶液在 ATR 晶体上，直接测量。

策略 2：透射短光程液池 [1][7]

• CaF₂ 液池，光程 6–10 μm
• 水峰吸光度约 0.5–1.5（可扣除）
• 溶质峰需避开 3400、1640 cm⁻¹

策略 3：扣除背景 [1][3]

• 先测纯水（背景）
• 再测样品水溶液
• 软件自动扣除水峰

但水扣除有限制 [1][8]：

• 水峰中心（3400、1640）完全吸收区域，无法扣除
• 温度变化影响水的吸收，扣除后会有残差
• 溶质-水相互作用（氢键）会改变水峰形态，扣除不准

3.3 含水样品的"禁区"

绝对禁区 [1][5][7][8]：

• 3300–3500 cm⁻¹：被水 O-H 完全掩盖，醇/酸/酰胺 N-H 看不到
• 1620–1660 cm⁻¹：被水 H-O-H 弯曲掩盖，酰胺Ⅰ带看不到
• 550 cm⁻¹ 以下：水分子转动峰

仍可观测的区域 [1][8]：

• 2800–3000 cm⁻¹：C-H 伸缩
• 1700–1800 cm⁻¹：C=O 伸缩（如果不在 1640 附近）
• 1000–1500 cm⁻¹：C-O、C-N 等
• 800–1000 cm⁻¹：芳环 CH 面外

3.4 含水样品的替代方法

① 干燥后再测 [3][5]

• 冷冻干燥、真空干燥去除水分
• 测固体样品（KBr 压片或 ATR）
• 注意：干燥可能改变样品状态（如蛋白质变性）

② 萃取分离 [3]

• 用有机溶剂萃取水溶液中的溶质
• 测有机相（避开水峰）
• 注意：萃取率影响定量

③ 替换溶剂 [3][8]

• 用 D₂O 替代 H₂O
• D₂O 的 O-D 伸缩在 2500 cm⁻¹（避开 3400）
• 蛋白质二级结构研究的常用方法

四、ATR 制样的常见错误

虽然 ATR "无需制样"，但仍有一些坑会让谱图质量大打折扣 [3][9][10]。

4.1 接触不良

症状：全谱信号极弱（< 0.1），SNR 极差 [3][9]

原因：

• 样品颗粒太粗（> 10 μm），与晶体面接触面积小
• 样品形状不规则（如球状颗粒），只有切点接触
• 压力不足（弹簧未旋紧）

对策 [3][9]：

• 研磨粉末样品至 < 5 μm
• 块状样品切平整面
• 充分旋紧压力螺丝（手动 ATR）或确认气动压力到位（自动 ATR）

4.2 晶体污染

症状：背景扣除后仍有杂峰，重复性差 [3][9][10]

原因：

• 上一样品未清洁干净
• 晶体表面有指纹、油污

对策 [3][9][10]：

• 测量间用乙醇或异丙醇擦拭晶体 2–3 次
• 采集背景前确认晶体干净（背景谱图无杂峰）
• 不同样品用脱脂棉分别擦拭

4.3 样品量过多

症状：ATR 谱图正常但浪费样品 [3]

原因：样品堆积过厚时，隐失场随深度指数衰减，超过有效穿透深度量级（常约数微米，随波长/晶体/角度变化）后深层贡献迅速变弱，不等于严格“无信号”；有效光程 $d_e$ 与穿透深度 $d_p$ 也并不等同。

对策：1–5 mg 粉末或 1–2 滴液体足矣

4.4 挥发性液体测量不当

症状：测量过程中谱图不断变化 [3][9]

原因：液体挥发，浓度变化

对策 [3][9]：

• 加盖（部分 ATR 配置）
• 快速测量（< 30 秒）
• 用低挥发溶剂稀释

五、十大常见错误谱图案例集锦

下面列出新手最容易犯的 10 种错误，每种都配错误谱图示意、原因分析和对策 [1][3][5][9]。

案例 1：KBr 未充分干燥 → 3400/1640 鬼峰

吸光度
   ↑
1.0│       ▓▓▓                    
0.8│       ▓▓▓          ▓▓        
0.6│       ▓▓▓          ▓▓        
0.4│   ▓▓  ▓▓▓  ▓▓▓▓  ▓▓  ▓▓▓▓▓ 
0.2│   ▓▓  ▓▓▓  ▓▓▓▓  ▓▓  ▓▓▓▓▓ 
0.0│────────────────────────────→ ν
   3000  3400  1640  1000   500  
              ↑     ↑
            O-H鬼峰  H₂O鬼峰

原因：KBr 烘干不足或操作环境湿度过高 [1][5]

对策：KBr 150°C 真空烘过夜；操作环境湿度 < 30% RH；扣除 KBr 空白压片背景

案例 2：样品太多 → flat-top 平顶峰

吸光度
   ↑
2.5│       ███              ← 强峰"截顶"在 A=2
2.0├───────███──────────────  ← 仪器极限
1.5│       ███              
1.0│   ▓▓  ███  ▓▓▓▓  ▓▓  ▓▓▓ 
0.5│   ▓▓  ███  ▓▓▓▓  ▓▓  ▓▓▓ 
0.0│────────────────────────────→ ν
            ↑
       C=O flat-top (定量失真)

原因：样品浓度太高（如 1:10 而非 1:100）[1][3]

对策：稀释样品，调整到 1:100–1:200；强吸收样品可 1:500

案例 3：样品太少 → SNR 差

吸光度
   ↑
0.5│   ··  ··  ···  ··  ···  ··  ← 噪声大
0.3│   ··  ··  ···  ··  ···  ··  
0.1│   ··  ··  ···  ··  ···  ··  
0.0│────────────────────────────→ ν
       ↑
   弱峰被噪声淹没，无法识别

原因：样品浓度太低（如 1:1000）[1][3]

对策：增加样品比例到 1:50–1:100；增加扫描次数（16 → 64）

案例 4：研磨不充分 → 基线倾斜、散射

吸光度
   ↑
1.5│ ▓▓▓                 ▓▓▓▓▓ ← 基线高波数低、低波数高
1.0│  ▓▓▓              ▓▓▓▓▓   
0.5│   ▓▓▓  ▓▓▓▓▓   ▓▓▓▓▓      
0.0│────────────────────────────→ ν
   3000             1000   500
        ←─────倾斜─────

原因：颗粒 > 5 μm，Rayleigh 散射 $I \propto d^3/\lambda^4$ [1][6]

对策：玛瑙研钵研磨 5–10 分钟；目测粉末"如面粉般细腻"

案例 5：压片不透明 → 全谱失真

症状：压片呈乳白色，谱图基线高（吸光度 > 1.5），无清晰峰

原因 [3][4]：

• 研磨不充分，颗粒大
• 压力不足
• 压片碎裂或裂纹

对策：重新研磨；增加压力到 10 ton；检查模具

案例 6：ATR 接触不良 → 信号极弱

吸光度
   ↑
0.3│ ··························  ← 全谱 < 0.3
0.2│ ··  ··  ···  ··  ···  ··  
0.1│ ··  ··  ···  ··  ···  ··  
0.0│────────────────────────────→ ν
       ← 信号太弱，几乎只有噪声

原因 [3][9]：

• 样品颗粒太粗
• 压力未充分施加
• 样品形状不规则

对策：研磨粉末；切平整面；确认压力到位

案例 7：液池光程太长 → 溶剂 flat-top

症状：溶剂峰（如乙醇 C-H 在 2900）flat-top > 2，溶质峰被掩盖

原因：光程选择错误（如纯液体用了 1 mm）[1][7]

对策：换短光程液池（0.025–0.1 mm）

案例 8：液池有气泡 → 谱图突变

症状：谱图局部出现异常"凹陷"或噪声突增

原因：进样时混入空气泡，光路被阻断 [3][7]

对策：重新进样，缓慢推入；检查液池是否有气泡

案例 9：背景采集不当 → 全谱漂移

症状：测纯 KBr 压片（空白）时，吸光度不为零

原因 [1][3]：

• 背景采集后环境改变（如温度、湿度）
• 采集背景时未放空光路（如未移除样品）
• 仪器未稳定就采集背景

对策：仪器稳定 30 分钟后再采集背景；每次测量前重新采背景

案例 10：CO₂ 干扰 → 2350 双峰

吸光度
   ↑
0.5│                       ▓▓   ← CO₂ 反对称伸缩
0.4│                       ▓▓   ← 2349 cm⁻¹
0.3│                       ▓▓   
0.2│                       ▓▓   ← CO₂ 弯曲组合频
0.1│                       ▓▓   ← 2360 附近双峰
0.0│────────────────────────────→ ν
                       2350

原因：光路中 CO₂ 浓度变化，背景和样品采集时不一致 [1][3]

对策：吹扫仪器 10–15 分钟；背景和样品间隔 < 1 分钟；密封样品仓

六、错误谱图 vs 正确谱图对比

案例 A：KBr 压片

案例 B：液池测量

七、排雷清单：测量前必查

每次测量前，对照下面这份"排雷清单"逐一检查 [1][3][5][9]：

7.1 仪器状态

• [ ] 仪器已开机 ≥ 30 分钟，光源稳定
• [ ] 干燥剂有效（变色硅胶未变粉色）
• [ ] 仪器吹扫 ≥ 15 分钟（如需扣除 CO₂ 和水蒸气）
• [ ] 检测器已预冷（MCT 检测器需液氮）

7.2 样品制备

• [ ] KBr 已 150°C 真空烘干过夜
• [ ] 样品研磨至 < 2 μm（"如面粉般"）
• [ ] 样品:KBr 比例 = 1:100–1:200
• [ ] 压片透明、无裂纹、厚度均匀（0.5–1 mm）
• [ ] 液池光程合适（避免 flat-top）
• [ ] 液池窗片材料匹配样品（含水用 CaF₂）

7.3 ATR 测量

• [ ] 晶体已用乙醇擦拭 2–3 次
• [ ] 背景采集前晶体干净（无杂峰）
• [ ] 样品量适中（1–5 mg 或 1–2 滴）
• [ ] 压力到位（手动旋紧 / 气动到位）
• [ ] 样品完全覆盖晶体中心

7.4 背景采集

• [ ] 背景采集条件与样品一致（温度、湿度）
• [ ] 采集背景时空光路（透射法）或干净晶体（ATR）
• [ ] 背景谱图无 CO₂ 双峰（2350）、无水鬼峰（3400、1640）
• [ ] 背景和样品采集间隔 < 5 分钟

7.5 数据采集

• [ ] 参数设置合理（分辨率 4 cm⁻¹、扫描 16–64 次）
• [ ] 光谱范围覆盖（4000–400 cm⁻¹）
• [ ] 样品谱图最强峰 < 1.5（避免 flat-top）
• [ ] SNR > 1000:1（最弱目标峰可识别）

💡 专业建议：每批样品开始前先测一张"质量检查样品"（如聚苯乙烯薄膜），确认仪器状态正常，再开始测量未知样品 [3][10]。

八、定量制样的特殊要求

如果要做定量分析（如含量测定），制样要求更高 [1][3][11]：

8.1 KBr 压片定量

• 内标法：加入已知量内标（如 KSCN 在 2050 cm⁻¹），消除压片厚度误差
• 质量法：精确称量样品（精度 0.01 mg）和 KBr（精度 0.1 mg）
• 峰面积法：用峰面积而非峰高，减少粒度影响
• 多次平行：每个样品至少 3 个压片，取平均

8.2 液池定量

• 光程精确测量：用干涉条纹法测量实际光程 [1]
• 恒温：温度影响密度，进而影响浓度
• 多次进样：至少 3 次平行，RSD < 2%

8.3 ATR 定量

• 压力恒定：气动压力或固定力度的弹簧压力
• 晶体温度恒定：避免热膨胀影响光程
• 样品量一致：每次相同量（如 2 mg）
• 相对强度法：用峰高比或峰面积比，避免绝对光程影响

⚠️ 定量分析的金科玉律：所有条件必须可重复。任何不可控的因素（如手动压片力度）都会引入误差 [1][11]。

九、制样工具与耗材清单

9.1 基础工具

• 玛瑙研钵（直径 50–75 mm）
• 不锈钢药匙
• 分析天平（精度 0.01 mg）
• 压片机（10–15 ton）
• KBr 压片模具（13 mm、7 mm）
• 真空泵（接模具抽真空）

9.2 液池耗材

• 可拆卸液池 + 不同厚度垫片（25、50、100、200、500 μm）
• 固定液池（光程 0.1、0.5、1 mm）
• 注射器（1 mL，单独使用）
• 镜头纸、脱脂棉
• 溶剂（乙醇、氯仿、丙酮、乙酸乙酯）

9.3 ATR 耗材

• 脱脂棉或无尘纸
• 异丙醇、乙醇（晶体清洁）
• 样品刮刀（聚四氟乙烯或木质，避免划伤晶体）

9.4 干燥耗材

• 干燥器（含变色硅胶或 P₂O₅）
• 真空干燥箱（105°C + 真空）
• 干燥剂：硅胶、P₂O₅、CaCl₂

十、制样质量的客观评价

10.1 谱图质量检查指标

一张好的红外谱图应满足 [1][3]：

表 4：谱图质量客观指标（综合 [1][3]）

10.2 质量评估流程

采谱 → 检查主峰 → 检查 SNR → 检查基线 → 检查水/CO₂ → 评估
   ↓        ↓          ↓          ↓            ↓           ↓
 1-2 min  0.3-1.5?  >1000:1?   <0.1?       <0.05?      通过?

任何一项不达标，都应分析原因并重新制样 [1][3]。

配图（本集关键示意）

📷 图 3：ATR 隐失波采样示意

来源：真实/开源图片 · Project demo — real sample photo（已加水印 ftir.fun）

📷 图 4：透射制样概念

来源：ftir.fun 教学示意图（带水印；非实测谱，仅供理解概念）

📷 图 5：仪器操作主流程

来源：ftir.fun 教学示意图（带水印；非实测谱，仅供理解概念）

本集小结

思考题

1. 新手小明第一次做 KBr 压片，结果谱图在 3400 cm⁻¹ 出现一个大宽峰。请列出 3 种可能原因，并说明如何确认是哪种原因。

2. 你需要测定一种浓度 5% 的乙醇水溶液中乙醇含量。请设计制样方案，并说明为什么不用 KBr 压片法。

3. 用 ATR 测量某粉末样品，谱图全谱信号很弱（< 0.2），且重复性差。请分析可能原因，并给出排查步骤。

4. 压片时压出的 KBr 片呈乳白色不透明，谱图基线倾斜严重。这是什么问题？如何解决？

5. 一份液体样品在 0.5 mm 液池中测量，发现 1700 cm⁻¹ 的 C=O 峰 flat-top。请定量分析：如果样品是 5% 丙酮-CCl₄ 溶液（$\varepsilon_{C=O}$ ≈ 500 L·mol⁻¹·cm⁻¹），应该改用多少 mm 光程的液池？

参考文献

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[2] Socrates G. Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies. 3rd ed. Wiley, 2001. ISBN: 978-0470093078.

[3] Coates J. "Interpretation of Infrared Spectra, A Practical Approach." In: Encyclopedia of Analytical Chemistry, Meyers R A (Ed.). John Wiley & Sons, 2006. DOI:10.1002/9780470027318.a5607.

[4] Stimson M M, O'Donnell J F. "The Infrared Spectra of Some Solid Biological Compounds Using Potassium Bromide." Journal of the American Chemical Society, 1952, 74(7): 1805–1808. DOI:10.1021/ja01127a504.

[5] Smith B C. Fundamentals of Fourier Transform Infrared Spectroscopy. 2nd ed. CRC Press, 2011. Chapter 4. ISBN: 978-1420069297.

[6] Bohren C F, Huffman D R. Absorption and Scattering of Light by Small Particles. Wiley, 1998. Chapter 3. ISBN: 978-0471293408.

[7] Thermo Fisher Scientific. "Infrared Liquid Cells Selection Guide." Application Note AN-011.
https://www.thermofisher.com/…

[8] Max J J, Chapados C. "Infrared Spectroscopy of Aqueous Solutions: Influence of Water and Solute Concentration." Journal of Chemical Physics, 2009, 131(18): 184505. DOI:10.1063/1.3258320.

[9] Harrick Scientific. "ATR Sampling Techniques." Application Notes.
https://harricksci.com/applic…

[10] Bruker. "Sample Preparation for Infrared Spectroscopy." Technical Note.
https://www.bruker.com/en/pro…

[11] 中华人民共和国药典委员会. 中华人民共和国药典 2020 年版四部通则 0402 红外分光光度法. 中国医药科技出版社.

[12] ftir.fun. "水分子红外官能团."
https://ftir.fun/ir/group/wat…

下一集预告：Ep 17 — 仪器基本操作流程（通用 FTIR）
我们将从开机、吹扫、稳定、背景采集开始，系统讲解 FTIR 仪器的基本操作流程。包括参数设置（分辨率、扫描次数、光谱范围）、数据文件格式（SPA、OPUS、SP、JCAMP-DX）、关机与日常维护，以 Thermo Nicolet 和 Bruker Tensor 为例。

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