FTIR用のKBrペレットはどのように調製しますか？透明なIRウィンドウを作成する技術を習得する

FTIR用のKBrペレットを調製するには、少量の固体サンプルを乾燥したIRグレードの臭化カリウム（KBr）と粉砕し、その後、油圧プレスを使用して微細な粉末混合物を薄く透明なディスクに圧縮する必要があります。このプロセスにより、サンプルが赤外線透過性の媒体で希釈され、分光計のIRビームが分析のために通過できるようになります。

最終的な目標は、単に固体ディスクを作成することではなく、サンプルのスペクトル特性を見るための完全に透明なウィンドウを作成することです。成功は、水分を細心の注意を払って除去し、圧力を加える前に均一で細かく粉砕された混合物を達成することにかかっています。

原理：KBrが標準である理由

KBrの赤外線透過性

臭化カリウム（KBr）は、その単純なイオン構造が中赤外領域で光を吸収しないため、この技術に最も一般的に選択されます。これにより、サンプルを保持するための理想的で目に見えないマトリックスとなります。

希釈の重要な役割

純粋な固体サンプルは通常、密度が高すぎてIRビーム全体を吸収または散乱させ、役に立たないスペクトルになります。

通常、約100:1（KBr：サンプル）の比率でサンプルをKBrで希釈することにより、光路内の材料の正確な量を制御し、クリアで高品質な分析を保証します。

段階的な調製プロセス

ステップ1：材料の準備と乾燥

水分は良好なKBrペレットの主要な敵であり、水にはサンプルのデータを不明瞭にする強いIR吸収帯があります。

KBr粉末は使用前に完全に乾燥させる必要があります。標準的な方法は、約110°Cで少なくとも2〜3時間加熱し、デシケーターに保管することです。

ステップ2：サンプルとKBrの計量

標準的な13 mm（または½インチ）径のペレットには、乾燥したKBr粉末が200〜250 mg必要です。

目的の1%濃度を達成するためには、ごく少量のサンプル、通常はわずか1〜2 mgで十分です。

ステップ3：粉砕と均質化

KBrとサンプルを乳鉢と乳棒で混ぜ合わせます。汚染を最小限に抑え、滑らかな表面を確保するために、瑪瑙製が好ましいです。

混合物を均一な微細粉末になり、小麦粉のような質感になるまで粉砕します。適切な粉砕は、光散乱を減らし、透明なペレットを生成するために不可欠です。目標とする粒子サイズは通常200メッシュ程度です。

ステップ4：ペレットダイへの充填

均質な粉末を慎重にペレットダイアセンブリに移します。均一な厚さのペレットを促進するために、粉末がダイベースの表面全体に均等に広がるようにします。

ステップ5：ペレットのプレス

充填されたダイを油圧プレスにセットします。13 mmダイの場合、約10トンの荷重が広く受け入れられている目安です。

ダイセットが許せば、プレス中に真空を適用します。この脱ガスステップは、閉じ込められた空気と残留水分を除去します。これは、耐久性のある透明なペレットを作成するために非常に重要です。

一般的な落とし穴とその回避方法

問題：不透明または曇ったペレット

曇ったペレットは、通常、不十分な粉砕または不均一な粒子サイズによって引き起こされます。これにより、赤外線ビームの過剰な散乱が発生し、信号が弱まります。解決策は、混合物をより徹底的に粉砕することです。

問題：脆いまたはひび割れたペレット

簡単に壊れるペレットは、ほとんどの場合、閉じ込められた空気の結果です。圧力を急ぎすぎたり、さらに重要なこととして、プレス中に真空を適用しなかったりすると、これが発生する可能性があります。

問題：不要なスペクトルピーク

3400 cm⁻¹付近の広いピークと1630 cm⁻¹付近のシャープなピークの出現は、水汚染の典型的な兆候です。これは、適切に乾燥したKBrを使用すること、可能であればグローブボックスのような低湿度環境で作業することの絶対的な必要性を強調しています。

問題：変色した（茶色の）ペレット

KBr粉末が茶色に変色した場合、乾燥プロセス中に過熱され、一部が臭素酸カリウム（KBrO₃）に酸化された可能性があります。この変色を防ぐために急激な加熱は避けてください。

分析に最適な選択をする

• ルーチン的な定性識別が主な焦点の場合：主な目標は、クリアでひび割れのないペレットです。徹底的な粉砕と一貫したプレス圧力を確保してください。
• 定量分析が主な焦点の場合：再現性のある結果を得るためには、KBrの細心の乾燥とサンプルの正確で再現性のある計量が不可欠です。
• 水分に敏感なサンプルの分析が主な焦点の場合：大気中の水分汚染を防ぐための最も効果的な戦略は、ペレット全体を低湿度グローブボックス内で調製することです。

この技術を習得することで、単純な粉末が精密な分子分析のためのクリアな窓へと変わります。

要約表：

ステップ	主要なアクション	重要なパラメータ
1. 材料準備	KBr粉末を乾燥させる	110°Cで2〜3時間
2. 計量	サンプルとKBrを計量する	サンプル1〜2 mg、KBr 200〜250 mg
3. 粉砕	混合物を均質化する	粒子サイズ約200メッシュ
4. プレス	真空下で圧力をかける	13mmダイで10トン
5. 分析	透明なペレットをセットする	サンプル濃度1%

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