ATR-FTIR在生物医学相关方面的应用展望
傅里叶红外光谱原理和用途
傅里叶红外光谱原理和用途傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种非常常用的光谱学技术，其基本原理是通过测量分子的振动能量和频率来分析样品的结构和化学组成。
傅里叶变换技术是FTIR的核心，它使得信号的时域转换为频域，从而获得样品分子内部振动的频率和强度信息。
傅里叶变换是一种数学方法，用于将信号在时间域和频域之间进行转换，常用于光谱学中。
原始信号可以表示为一系列正弦波的叠加，根据傅里叶变换的原理，将它们转换为频谱分析的形式。
傅里叶变换允许将原始信号从时域中转换到频域中，并在频域中进行分析和处理。
在傅里叶红外光谱技术中，将光信号通过样品后，红外辐射震动会激发样品中的分子振动，样品中的化学键被激发而振动，频率和振动模式会因样品分子和它的化学组成而不同。
此时，FTIR仪器接收这些红外辐射信号，然后进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域。
FTIR所测量的光谱图中，红外光谱的吸收带宽度、位置和强度都反映了样品分子的振动频率和振动模式，从而推断出样品的化学组成和结构。
傅里叶红外光谱技术可以用于很多领域，包括化学、物理、生物、医学、化学工程、材料科学和地球科学等。
傅里叶红外光谱技术广泛使用的主要原因在于：1. 傅里叶红外光谱技术可以测量分子固有振动，分析物质的成分结构，因此能够被应用于许多领域的标准分析和 qc/qm 研究。
2. 微量化学分析中的优越性。
由于数百万个分子一起振动所产生的信号水平，采取傅里叶变换后，可以避免噪声干扰，获得高分辨率的信号，因此可以进行微量分析。
下面介绍傅里叶红外光谱技术的几种主要应用领域：1. 材料科学领域傅里叶红外光谱技术可以用来研究材料的粘结结构、物理结构和化学组成，包括塑料、橡胶、沥青、涂料、胶粘剂等。
傅里叶红外光谱技术广泛应用于材料的品质控制、工程应用、以及材料性质的研究和表征。
傅里叶红外光谱技术能够研究单个分子的结构，也能够分析化学反应中发生的化学键的变化。
猪肋软骨和肋骨的ATR-FTIR光谱变化与死亡时间的关系
猪肋软骨和肋骨的ATR-FTIR光谱变化与死亡时间的关系姚尧;王琪;荆小莉;李冰;张胤鸣;王志军;李成志;林汉成;张吉【期刊名称】《法医学杂志》【年(卷),期】2016(032)001【摘要】目的应用衰减全反射傅里叶变换红外(attenuated total reflection-Fourier transform infrared,ATR-FTIR)光谱技术分析长白猪死后肋软骨和肋骨组织随死亡时间推移的化学降解过程,为死后较长时间段内推断死亡时间提供可行的新途径和方法.方法猪放血处死后取肋软骨和肋骨离体置于20℃环境,后每72h提取部分组织样本,进行ATR-FTIR光谱分析,并与对应死亡时间点进行相关性分析. 结果随死亡时间的延长,肋软骨与肋骨FTIR的主要吸收峰峰位没有发生明显变化,而其部分峰强比出现了不同时序性的变化趋势,并与死亡时间存在良好的相关性,肋软骨较肋骨组织有更好的时序性.结论应用ATR-FTIR光谱技术发现死后猪肋软骨和肋骨组织光谱学变化存在一定的规律性,有望成为基于光谱学推断死亡时间的一种新途径.【总页数】5页(P21-25)【作者】姚尧;王琪;荆小莉;李冰;张胤鸣;王志军;李成志;林汉成;张吉【作者单位】西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安市公安局高新分局,陕西西安710065;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安市公安局高新分局,陕西西安710065;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安交通大学法医学院,陕西西安710061;西安交通大学法医学院,陕西西安710061【正文语种】中文【中图分类】DF795.1【相关文献】1.窒息死大鼠肌肉傅里叶变换红外光谱变化与死亡时间的关系 [J], 黎世莹;邵煜;李正东;刘宁国;邹冬华;秦志强;陈忆九;黄平2.大鼠心肌傅里叶变换红外光谱变化与死亡时间的关系 [J], 黄平;苏昌沛;李石松;邢博;托娅;鲁庆阳;柯咏;王振原3.大鼠死后骨骼肌FTIR光谱变化与死亡时间的关系 [J], 黄平;刘勇;柯咏;鲁庆阳;邢博;樊拴良;王振原4.大鼠死后脑组织FTIR光谱变化与死亡时间的关系 [J], 柯咏;王世伟;鲁庆阳;黄平;邢博;王振原5.大鼠死后皮肤傅里叶变换红外光谱变化与死亡时间的关系 [J], 黄娇; 周圆圆; 邓恺飞; 罗仪文; 孙其然; 李周儒; 黄平; 张吉; 蔡红星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ATRFTIR分析技术在制浆造纸工业中的研究与应用
ATR-FTIR 分析技术在制浆造纸工业中的研究与应用一、简介ATR-FTIR 分析技术，全称为反射式红外傅里叶变换红外光谱技术（Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy），该技术的优点在于它可以对固、液、气和表面等非透明样品进行分析，而且可以在不经过复杂的样品处理的情况下，快速、准确地获得样品的红外吸收光谱信息。
制浆造纸工业是一个非常重要的工业领域，近年来，ATR-FTIR 分析技术在该领域获得了广泛的应用，对于纸浆的生产、加工和质量控制等方面发挥了重要的作用。
二、ATR-FTIR 分析技术的实现ATR-FTIR 分析技术可以通过一个反射元件来实现，这个反射元件的作用是用不同的角度和强度的红外光束照射到样品的表面，然后接收被样品吸收、反射和透射的红外光束，再通过傅里叶变换后的频率和振幅信号分析，得到样品的红外吸收光谱信息。
ATR-FTIR 分析技术所需要的样品量极少，甚至可以实现非接触式样品分析，所以在解决样品破坏和分析过程中可能遇到的问题方面，ATR-FTIR 分析技术具有显著的优势。
三、ATR-FTIR 分析技术在制浆造纸工业中的应用1. 纸浆的质量评估ATR-FTIR 分析技术可以对纸浆的各种指标进行准确快速的分析，例如纤维的含量、大小、草木、杂质、纤维形状等多种指标。
同时，还可以对纸浆的复合指标进行分析，例如生产工艺、加工流程中的环境因素，如pH、温度等对样品的影响，从而更加准确地评估纸浆的质量，为制浆造纸工业提供数据支持。
2. 纸张的成分分析ATR-FTIR 分析技术可以对纸张的成分进行分析，例如纸张的各种纤维成分、填料成分（如粉状粘合剂、矿物质等）、杂质、表面处理剂和涂层成分等，可以为纸张生产和质量控制提供多项关键数据。
3. 纸张的质量控制ATR-FTIR 分析技术可以对生产过程中的纸张批量和质量进行监测和控制，从而确保纸张产品的一致性和高质量。
傅立叶红外光谱atr
傅立叶红外光谱atr
傅立叶红外光谱（FTIR）是材料科学、分析化学和生物医学等领域中广泛应用的一种非破坏性分析技术，特别适用于对无机、有机和生物材料进行结构与成分分析。
该技术用于研究物质的分子振动模式，可以确定样品的化学成分、亚组分、结构、纯度和完整性等相关信息，非常重要且有用。
在FTIR技术中，ATR（衰减全反射）模式通常被用于表面分析和非透明样品的检测。
ATR是利用样品与内部网格接触的近红外光波在样品与内部光纤接触处的反射来进行表面和非透明样品的分析。
ATR模式可用于测量多种样品类型，包括固体样品、粉末、薄膜、涂层、污渍、胶粘剂和液体等。
其优点在于可以快速测量，不需要预处理样品和样品表面或内部的任何修改，在许多领域中被广泛应用，例如化学、材料、生物医学、食品、环境等。
引入ATR技术不仅扩展了傅立叶红外光谱应用的范围，而且还增加了该技术的灵敏度、选择性和准确性，得到了更高的可靠性和准确性的分析结果。
总之，傅立叶红外光谱ATR技术是化学、材料科学和生物医学等领域中常用的非破坏性分析技术。
该技术可用于表面和非透明样品的分析，并能确定样品的化学成分、亚组分、结构、纯度和完整性等相关信息。
ATR技术在分析灵敏度、选择性和准确性上表现出很高的可靠性，对于加快分析速度和提高样品分析准确性具有重要意义。
连续在线原位ATR-FTIR技术研究庚基黄药在ZnO和Cu(Ⅱ)活化ZnO表面的吸附行为
连续在线原位ATR-FTIR技术研究庚基黄药在ZnO和Cu(Ⅱ)活化ZnO表面的吸附行为沈琪;张云惠;范迎菊;徐政和;孙中溪【期刊名称】《中国有色金属学报:英文版》【年(卷),期】2022(32)7【摘要】采用连续在线原位衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)技术研究庚基黄原酸盐(KHX)在合成高纯氧化锌和Cu(Ⅱ)活化氧化锌矿物表面的吸附和解吸动力学。
研究结果表明,添加Cu(Ⅱ)能显著提高KHX在ZnO表面的吸附率,生成黄盐酸亚铜、双黄原和黄原酸盐聚集体。
研究发现KHX在氧化锌和Cu(Ⅱ)活化氧化锌表面吸附符合拟一级动力学模型。
由于OH^(-)和HX^(-)离子竞争,NaOH水溶液作为解吸剂可基本脱出氧化锌表面吸附的KHX。
而对于Cu(Ⅱ)活化氧化锌表面,1197和1082 cm^(-1)处的峰强度没有明显减弱,在1261和1026 cm^(-1)吸附强度在前5 min增加,表明表面吸附HX-和OH-之间的离子交换反应和表面吸附KHX的重组作用。
【总页数】9页(P2370-2378)【作者】沈琪;张云惠;范迎菊;徐政和;孙中溪【作者单位】济南大学化学化工学院;南方科技大学材料科学与工程系【正文语种】中文【中图分类】O64【相关文献】1.ZnO和ZnS表面对黄药的吸附2.丁基黄药在CuO表面吸附的二维连续在线原位ATR-FTIR光谱研究3.连续在线原位ATR-FTIR技术测定介孔CuAl2O4对黄药的吸附4.基于ZnO模板原位合成Cu/Zn/Al-LDHs/ZnO薄膜的工艺及性能研究5.负载型Cu/Al2O3和Cu/ZnO催化剂上CO2加氢的原位FTIR及准原位XPS/HS-LEIS研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
二维相关光谱性质探索及其在复杂变化体系中的应用
二维相关光谱性质探索及其在复杂变化体系中的应用二维相关光谱是一项在聚合物研究中广泛应用的分析手段,它有两个十分重要的特质：高效分离重叠峰和判定强度变化顺序。
随着在多个不同体系中的成功使用,二维相关光谱的应用价值得到了充分的证明,但人们也同时发现在被应用于特定体系中时,它可能会存在一定的缺陷。
本文中,我们着眼于实验中常常遇到的特征强度变化,以实际体系为模板建立模型,探索二维相关光谱的应用性质和使用技巧,并与真实体系结合,提高通过模拟方法得到结论的可信度。
首先,我们利用全衰减傅里叶转变红外光谱(ATR-FTIR)记录了水在聚ε己内酯(PCL)中的扩散过程,参考羟基伸缩振动区域特征峰的变化,模拟了在高度重叠的波数区域,不同光谱变化在二维异步谱图中产生的特征信号,确定实验中出现的异步假峰是由特征峰的高度重叠引起的,继而证明扩散过程中自由水和结合水同时生成。
常温下,水分子进入PCL中,氢键弱的团簇水扩散速度快于氢键强的,随着扩散的发生,团簇水间氢键减弱,部分与PCL的羰基结合形成结合水,部分保持自由,形成自由水。
随后,我们使用同样的方法研究了不同温度下的水-低密度聚乙烯(LDPE)扩散体系。
升温可以减小团簇水的体积,增加LDPE分子链的柔性,扩散速率随之增加,但是扩散机理不变：水分子扩散进入聚合物,氢键弱的团簇水扩散速度快于氢键强的,水分子间的氢键在扩散过程中逐渐减弱,自由水随之形成。
然后,在第四和第五章中,我们系统分析了二维相关光谱在S型变化体系中的应用,通过比较不同分段方法得到的顺序判定结果,确定了分段分析对于复杂变化体系的重要性。
对于强度变化类似S型的相变过程,我们利用振动相关移动窗口二维光谱(PCMW2D)将它分为首段,中段和尾段,二维判定顺序认为：在首段,光谱强度先开始剧烈变化的特征峰先变化,即先启动整个相变过程；在中端,较早达到相变点的特征峰先变化；在尾段,相变过程先趋于稳定的特征峰先变化。
但是对于涉及连续反应的体系,使用分段分析也无法准确判定与中间产物有关的特征峰的变化顺序。
傅里叶变换红外光谱仪的功能及作用
傅里叶变换红外光谱仪的功能及作用
傅里叶变换红外光谱仪是一种重要的分析仪器，用于研究和识别物质的结构和成分。
下面将介绍FTIR的功能及作用。
光谱测量：FTIR可以对样品进行红外光谱测量，即测量物质在不同波长范围内的吸收、散射或透射特性。
红外光谱提供了关于化学键类型、官能团以及分子结构等信息，因此可以用于物质的鉴定和定性分析。
定量分析：通过FTIR测量样品的吸收强度，可以进行定量分析。
根据不同化学键或官能团的吸收峰强度与物质浓度之间的关系，可以确定样品中某种成分的含量。
物质鉴定：每种物质都有红外光谱指纹，可以看作是物质的"化学身份"。
FTIR可以通过比对待测样品的红外光谱与已知物质库中的光谱数据库，来快速鉴定未知物质的成分和结构。
反应动力学研究：通过FTIR可以实时监测化学反应或过程中的变化。
光谱测量可以提供反应物消耗、产物生成以及中间体形成的信息，从而揭示反应速率、反应机理等动力学参数。
表面分析：FTIR也可用于表面分析。
通过反射红外光谱(ATR-FTIR)，可以对固体样品、液体膜、聚合物薄膜等进行非破坏性的表面成分和结构分析。
生物医学应用：FTIR在生物医学领域有广泛应用。
它可以用于研究蛋白质、核酸、多肽等生物大分子的结构和构象变化，用于药物分析与质量控制，以及疾病的诊断与监测。
总结起来，傅里叶变换红外光谱仪具有广泛的功能和作用。
它不仅可以提供物质的结构、成分和浓度信息，还能快速鉴定未知物质、研究化学反应动力学以及进行表面分析和生物医学应用。
因此，FTIR在化学、材料科学、生物医学等领域都发挥着重要的作用。
傅里叶红外光谱atr模式
傅里叶红外光谱atr模式傅里叶红外光谱（FTIR）技术是一种广泛应用于化学、药物、材料等领域的光谱学技术。
其中的ATR（全反射法）模式可非常有效的测量固体、半固体和液体样品。
ATR技术利用的是光的全反射现象，在ATR晶体表面形成电磁场，这个电磁场将样品所需的吸收相位通过伏安扫描变化转化为一个光谱。
相比于传统的透射模式，ATR具有样品准备简单、不需要稀释、不易挥发、减小散射和反射的优点。
本文将详细介绍FTIR-ATR模式。
FTIR-ATR分析模式的原理ATR基本原理ATR技术中，样品直接接触ATR晶体表面，利用红外光在ATR晶体表面和样品之间的全反射现象来强制发生光学吸收，测得样品的光谱。
ATR吸收光谱是根据样品与ATR表面之间形成的不均匀电磁场而产生的。
与透射法相比，ATR技术对样品制备没有要求和限制，便于直接观察食品成分和制备的药物等具有广泛应用前景。
FTIR-ATR光谱仪采用ATR样品夹，它是由ATR晶体（如锑化锂、氟化氢、锑化汞、碳化硅等）与样品接触的样品夹。
样品夹是是一个像钳子的小工具，用于夹住待测试的样品。
样品夹在距ATR晶体较远的地方有一个透镜，透过样品夹的透镜以固定角度向ATR晶体发射光。
ATR晶体将光缩减到一个微小的区域，并使其沿大体具有固定角度的表面发射。
样品夹上的样品直接浸入缩小的光束中，光可以穿过固态，液态和气态样品，使ATR技术具有非常广泛的适用性。
FTIR-ATR光谱仪具有分辨率高、稳定性好、检测灵敏度高、检测速度快等优点。
其中分辨率可以达到0.5cm^-1。
FTIR-ATR技术可以非常有效地测量固体、半固体和液体样品。
样品的准备在进行FTIR-ATR分析之前，需要对样品进行准备。
对于液体样品，通常直接吸取一个较小的柿子或移液管的小滴，滴在ATR晶体表面即可，然后将样品夹靠紧管道，压实固定。
对于粉末或固态样品，可采用样品夹夹紧并压缩管道，将样品夹紧在ATR晶体表面上，压实固定。
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ATR-FTIR在生物医学相关方面的应用展望
傅里叶变换衰减全反射红外光谱法(ATR-FTIR) 是分析物质表层成分结构信息的一种技术。
它的应用极大地简化了一些特殊样品的测试，使微区成分的分析变得方便而快捷，检测灵敏度可达10-9 g数量级。
相比于常规透射式FTIR ，ATR-FTIR 可以总结出以下几个方面的特点和优势：（1）制样简单，非破坏性，能够保持样品原貌进行测定。
而常用的透射光谱方法需要对样品进行研磨或挤压可能改变样品的微观状态。
（2）可以实现原位、实时、无损测量。
（3）红外辐射通过穿透样品与样品发生相互作用而产生吸收，因此ATR 谱具有透射吸收谱的特性和形状，这一特性使它便于与透射谱比较。
但由于不同波数区间ATR 技术灵敏度不同，因此ATR 谱吸收峰相对强度与透射谱相比较并不完全一致。
（4）由于ATR 方法中，红外穿透深度随几个参数变化，因此可以调整它们，由表及里来检测垂直于样品表面的剖面内不同深度处的状态。
（5）ATR 光谱法是一种表面取样技术，所获得的主要是样品表面层的光谱信息，因此尤其适合观测样品表面的变化。
比如将作为比较的样品放在参比光路中，待测样品置于样品光路中，调节两光路，使样品处于同样条件下，由这种配置所给出的两红外光谱的比对结果，能反映出待测样品表面的各种微小变化。
（6）IR 辐射的电场矢量在介质界面上三个正交方向上的分量数值是不同的，它们与光线入射角和偏振方向有关。
基于光的电矢量方向与振动偶极跃迁距方向相同时才能产生红外吸收的原理，利用在不同入射角或偏振方向时测量ATR 谱，根据谱带强度变化可以推测出与谱带有关的跃迁距在ATR 晶体基板上的平均取向，由相应结构关系进一步得到化学基团的平均取向。
由于衰减全反射的上述特点，极大地扩大了红外光谱技术的应用范围，使许多采用透射红外光谱技术无法制样，或者样品制做过程十分复杂、难度大、而效果又不理想的实验成为可能，采用ATR-FTIR 可以获得常规的透射红外光谱所不能得到的检测效果。
当然它也同样存在与其他红外光谱一样的一些不足，比如定量分析不够好，不适用于痕量组分的分析；是一种间接分析技术，方法所用的校正模型依赖于标准方法建立的样品数据库的精确度和适用性。
根据以上ATR-FTIR成像的优势以及一些不足，通过查阅一些文献资料，笔者认为可以在以下一些化学生物学相关的方面有进一步的发展和应用。
1．反应动力学及机理相关的研究
ATR-FTIR 的一大优点就是它可以原位测定、实时跟踪，这对某些物质的物理或化学变化动力学过程及机理的研究非常有利。
有研究者用ATR-FTIR 光谱仪实时在线跟踪单体浓度的变化，进行异丁烯聚合反应动力学研究。
还有研究者用ATRFTIR光谱原位跟踪测量溶液的过饱和度、溶解度和亚稳态，结果表明该法可行并具有较高的准确度和精确度。
此外，也有不少研究者利用ATR-FTIR 实时原位研究光诱导非均相氧化反应，这些研究都表明ATR-FTIR 对表面吸附分子的分析非常灵敏，为机理研究提供强有力的工具。
2．高分子材料方面的研究
ATR可克服传统透射法无法制样，或者样品制备过程十分复杂、难度大、
而效果又不理想等困难，在塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等高分子材料的结构分析上已有广泛应用。
有研究者用ATR-FTIR 对两种表面改性的耐药性能良好的医用橡胶样品进行了研究，比较改性前后橡胶表面的红外谱图，得出两种样品表面层和体相组成完全不同。
改性前表面层为氟化聚合物，C 与F 的连接主要以-CF2-和-CFH-为主，体相为丁基橡胶；改性后样品表面层氟的含量高于未改性样品表面，且以-CF2-为主。
为橡胶表面改性的研究提供了有利手段。
另有研究者用FTIR-ATR 分析三种不同类型复合材料成分，探讨了FTIR-ATR 技术进行定性分析中的问题，并运用扫描电镜和光电子能谱方法对结果进行了确证，实验表明FTIR-ATR 技术在复合材料表层和夹层中高分子材料成分的分析应用中有明显的优势，简化了繁杂的分离纯化样品工作，方法简单、易于操作。
3．界面研究
ATR光谱法是一种表面取样技术，所获得的主要是样品表面层的光谱信息。
采用透射法时，在基体中的光程与在涂层中的光程相比是相当长的，以致涂层的光谱难以辨认；而在ATR 光谱中，光程在涂层与基体之间的分布极为平均，所以由涂层产生的吸收带很明显。
对于可分布在大面积ATR 晶体上的微量样品，ATR 光谱法已成为一种极为有效的方法。
ATR-FTIR 可用于表面活性剂吸附的测试研究，其主要优点在于它能够同时原位监视多种物质的吸附，分辨率可达0.1-2s。
这是其他方法如反射测定法和表面等离子体共振所难以达到的。
有研究者研究比较了与有机膜层/金属粘接界面相关的表征方法，结果表明：ATR-FTIR 用以分析高聚物表面结构、表面吸附、聚合物表面取向，对研究金属表面涂层分子取向、金属表面化学反应比较有效。
4．生物大分子的研究及医疗诊断
与透射式红外类似，ATR-FTIR也可用于生物大分子的研究，尤其适合某些膜蛋白的研究，只需将膜蛋白固放在ATR 棱镜上，在灌注不同缓冲液的过程中记录红外线的改变。
这种技术已被用来研究在一系列酶体系里的配体结合、还原反应及中间产物形成等过程中伴随的结构改变。
人体各种组织和细胞都是由蛋白质、核酸、脂类等生物分子组成，每种物质都有其特征的红外谱带。
正常组织与癌变组织的各种生物分子构型、构象以及成分构成比例均存在差异，借此可利用ATR-FTIR 进行鉴别。
目前临床诊断肿瘤的方法主要有影像方法，如MRI、CT、射线透视以及组织学诊断方法和各种生化检验方法等。
但在手术过程中对肿瘤性质的确定以及手术切除范围的判定，上述各种物理、生化诊断方法等目前都无法应用，唯一的判断依据是冰冻切片的检测结果，但是此方法诊断时间较长。
因此，肿瘤临床手术迫切需要一种快速、准确、实时，最好能够原位在体检测肿瘤组织的新方法。
红外光谱方法可以从分子水平反映肿瘤组织和正常组织的差别，可望发展成为一种检测肿瘤组织的灵敏方法。
红外线短时间照射对患者无痛苦、无伤害，相对于MRI 和CT 其成本低廉，检测简便、快速、准确率高。
虽然从体表检测皮肤的红外光谱来诊断皮下腺体的机理尚待深入研究，但是以上初步研究结果表明该方法可望发展成为无创伤早期诊断肿瘤的新方法，具有重要的临床实用意义和广阔的发展前景。
总之，由于ATR-FTIR自身的这些独特优势，其必将在生物医学以及其他许多领域显示出广阔的应用前景。