FtirとIrの違いは何ですか？現代分光法の革命的な飛躍

実際には違いはありません。「IR」と「FTIR」という用語は、同じ現代的な分析技術を指すためにしばしば同義語として使われます。しかし、現代の赤外分光法のほぼすべてにおいて正しい用語はFTIRです。違いは赤外吸収の基本原理にあるのではなく、スペクトルを取得するために使用される機器構成にあります。

核心的な違いは次のとおりです。従来の「IR」は波長を一つずつ走査するために分散型モノクロメーターを使用していましたが、「FTIR」（フーリエ変換赤外分光法）は干渉計を使用してすべての波長を同時に測定し、速度、感度、精度の劇的な向上をもたらします。

スペクトルの測定方法：核心的な区別

FTIRの根本的な革新は、光学的設計とデータ処理が、遅い逐次的なプロセスから速い同時的なプロセスへと完全に変化したことです。

従来の分散型IR：一度に一つの波長

適切に分散型赤外分光光度計と呼ばれる古い機器は、プリズムが白色光を虹のように分けるのと非常によく似た動作をしていました。

回折格子やプリズム（モノクロメーター）が回転し、一度に一つの特定の波長のIR光を選択してサンプルを通過させ、検出器に送ります。機器は波長範囲全体をゆっくりと走査し、強度を一点ずつ測定してスペクトルを構築しました。

このプロセスは機械的に遅く、光が特定の瞬間にほとんど遮断されるため、光学的にも非効率的です。

FTIR：すべての波長を一度に

FTIR分光光度計は、モノクロメーターを干渉計（最も一般的にはマイケルソン干渉計）と呼ばれる装置に置き換えました。

干渉計は光をフィルタリングする代わりに、IR光線を分割し、2つの異なる経路に送り、その後再結合させます。これにより、すべての波長に関する情報を同時に含む、干渉図形 (interferogram) と呼ばれる複雑な干渉パターンが生成されます。

このエンコードされた光のパケット全体がサンプルを通過し、一度に検出器に当たります。

フーリエ変換の役割

検出器によって測定された干渉図形は、時間（またはミラーの移動距離）に対してプロットされた信号です。これは典型的なスペクトルとは異なります。

その後、コンピューターが干渉図形に対してフーリエ変換（FTIRの「FT」）と呼ばれる数学的アルゴリズムを適用します。この計算により、干渉パターンが瞬時にデコードされ、時間領域から馴染みのある周波数領域へと変換され、吸光度対波数という最終的なスペクトルが得られます。

FTIR方式の実用的な利点

分散型からFTIR設計への移行は単なるマイナーなアップグレードではなく、いくつかの重要な、名付けられた利点をもたらした革命的な飛躍でした。これらの利点こそが、FTIRが古い方法を完全に置き換えた理由です。

フェルゲットの利点（多重化の利点）

これは最も重要な利点です。すべての周波数を同時に測定する（多重化）ことにより、FTIR機器は数秒で完全なスペクトルを取得できます。分散型機器では、同様の品質のスペクトルを取得するのに数分かかります。これにより、サンプルの処理能力が劇的に向上します。

ジャクノの利点（スループットの利点）

分散型機器では、単一の波長のみがサンプルに到達するようにするために狭いスリットが必要であり、これによりかなりの量の光エネルギーが失われます。干渉計は大きく円形の開口部を持っており、IR光源からのエネルギーが機器とサンプルを通過するのをより多く許容します。

この高いエネルギーのスループットは、検出器でのより強い信号につながり、より高いシグナル対ノイズ比 (S/N) をもたらします。これにより、FTIRははるかに感度が高くなり、非常に小さなサンプルや弱く吸収する物質の分析が可能になります。

コンの利点（波長精度の利点）

FTIR機器には、内部の波長校正標準としてヘリウムネオン (HeNe) レーザーが搭載されています。干渉計は、レーザーの単一の既知の波長を使用して、移動するミラーの位置を正確に追跡します。

この連続的な校正により、スペクトルの波数（x軸）がスキャンごと、機器ごとに極めて正確で再現性があることが保証されます。分散型機器は機械的なずれを起こしやすく、頻繁で面倒な再校正が必要でした。

今日、分散型IRをほとんど見かけない理由

分散型IRからFTIRへの移行はコンピューティングによって推進されました。干渉計の理論は一世紀前から知られていましたが、フーリエ変換の計算を実行することは、日常的な使用には遅すぎ、高価すぎました。

FTIRの台頭

1970年代から1980年代にかけて手頃な価格のマイクロコンピューターが登場したことで、高速フーリエ変換 (FFT) アルゴリズムをほぼ瞬時に実行できるようになりました。これにより、FTIR設計の実用的な可能性が解き放たれ、その圧倒的な速度と感度の利点により、この技術はすぐにこの分野を席巻しました。

分散型IRの現状

今日、分散型IR機器は一般の分析化学においては実質的に時代遅れです。博物館、古い教育研究室、またはごく少数の非常に特殊なニッチな用途で見かけるかもしれません。あらゆる実用的な目的において、化学者が「IR」を実行すると言う場合、それはFTIR分光光度計を使用していることを意味します。

用語の適切な使い分け

この歴史を理解することは、的確にコミュニケーションをとるのに役立ちます。カジュアルな会話では用語が同義語として使われることが多いですが、具体的に述べることはより深い理解を示します。

現代の化学分析に主に焦点を当てる場合： すべての最新の研究室で使用されている機器を説明するため、技術的に正確に「FTIR」を使用します。
分子振動の理論について一般的に話す場合： 「IR分光法」は、FTIRを含む分野全体を網羅する完全に受け入れられる包括的な用語です。
〜1985年以前の科学文献を読む場合： 「IR分光法」という言及が、ほぼ間違いなく遅く、解像度の低い分散型機器で収集されたデータを記述していることに注意してください。

結局のところ、IRとFTIRの違いを知ることは、赤外分析を遅い専門的な手法から、現代科学のための高速で強力な日常的なツールへと変貌させた技術的飛躍を理解することなのです。

要約表：

特徴	従来の分散型IR	現代のFTIR
測定方法	波長を一つずつ走査する	すべての波長を同時に測定する
速度	遅い（スキャンあたり数分）	速い（スキャンあたり数秒）
シグナル対ノイズ比	低い	高い（スループットの利点）
波長精度	頻繁な校正が必要	高い（レーザー校正済み）
現代での使用	時代遅れ / ニッチな用途	業界標準