本質的に、FTIRはIRとは異なる技術ではなく、IRを実行するためのより優れた方法です。真の区別は、フーリエ変換赤外（FTIR）分光法と、より古く、より遅い分散型IR分光法との間にあります。どちらも赤外光を使用してサンプルの分子構造を分析しますが、FTIRはすべてのスペクトルデータを同時に収集するのに対し、分散型IRは各波長を1つずつスキャンします。
本質的な違いは、機器とデータ取得にあります。FTIR分光計は干渉計を使用してすべての周波数を一度に測定するため、周波数を順次測定するためにモノクロメーターを使用する従来の分散型機器に比べて、速度、感度、精度において計り知れない利点があります。
赤外（IR）分光法とは？
基本原理
赤外（IR）分光法は、分子の振動を調べる技術です。分子が赤外放射にさらされると、その化学結合はエネルギーを吸収し、伸縮、曲げ、または回転によって振動します。
異なる種類の結合（C-H、O-H、C=Oなど）は、異なる特定の周波数で光を吸収します。分光計は、サンプルによってどの周波数の光が吸収されるかを測定します。
「指紋」スペクトル
結果として得られる吸光度対周波数（または波数）のプロットがIRスペクトルです。このスペクトルは、ユニークな「分子の指紋」として機能し、化学者がサンプル中に存在する官能基を特定し、最終的にその化学的同一性を決定することを可能にします。
核心的な違い：スペクトルはどのように測定されるか
「IR」と「FTIR」という用語は、どちらも同じ基本原理を指しますが、データ収集のための2つの大きく異なる世代の機器を表しています。
古い方法：分散型IR分光法
歴史的に、「IR分光計」は分散型機器でした。プリズムが白色光を虹に分離するのと非常によく似て、プリズムや回折格子のようなコンポーネントを使用して、赤外光をその構成周波数に物理的に分離しました。
狭い機械的なスリットが、一度に1つの特定の周波数を選択してサンプルを通過させ、検出器に送りました。完全なスペクトルを生成するには、格子をゆっくりと回転させて、全周波数範囲を段階的にスキャンする必要がありました。このプロセスはしばしば遅く、数分かかり、機械的な負荷も大きかったです。
現代の方法：フーリエ変換IR（FTIR）分光法
FTIR分光計は、遅い分散型コンポーネント（格子とスリット）を、干渉計と呼ばれる光学デバイス（最も一般的にはマイケルソン干渉計）に置き換えます。
一度に1つの周波数をスキャンする代わりに、干渉計は広範囲のIR周波数を同時にサンプルを通過させ、検出器に送ります。生成される生信号はインターフェログラムと呼ばれ、干渉計内の可動ミラーの位置に対する光強度の複雑なプロットです。
フーリエ変換の役割
この生インターフェログラムは、スペクトルとして人間が読み取ることはできません。その後、コンピューターがこの信号にフーリエ変換と呼ばれる数学的操作を適用します。このアルゴリズムは、複雑な時間領域信号（インターフェログラム）を、おなじみの周波数領域信号（吸光度スペクトル）に瞬時に変換します。
FTIRが業界標準になった理由
FTIRは分散型IRを単に漸進的に改善しただけでなく、その根本的な限界を克服することで技術を完全に革新しました。これは、3つの主要な利点によるものです。
速度の利点（フェルゲットの利点）
すべての周波数が同時に測定される（多重原理）ため、完全なスキャンは約1秒で完了できます。分散型機器では、1つのデータポイントを測定するのにそれだけの時間がかかりました。この速度により、複数のスキャンを迅速に加算でき、データ品質が劇的に向上します。
感度の利点（ジャキノーの利点）
分散型機器は、良好なスペクトル分解能を達成するために狭いスリットを必要とし、これにより検出器に到達する光（エネルギー）の量が厳しく制限されます。FTIR機器にはそのようなスリットがないため、はるかに高い光スループットが可能です。これにより、はるかに強力な信号と、はるかに優れた信号対雑音比が得られ、FTIRは微弱なサンプルや非常に小さなサンプルの分析に理想的です。
精度の利点（コーンズの利点）
FTIR機器には、光路の一定の基準として内部ヘリウムネオン（HeNe）レーザーが含まれています。これにより、スペクトルの周波数軸（X軸）が非常に正確であり、スキャンからスキャン、機器から機器へと完全に再現可能であることが保証されます。分散型機器は精度が低く、頻繁な再校正が必要です。
トレードオフを理解する
分散型IRの陳腐化
研究、品質管理、法医学におけるほぼすべての現代のアプリケーションでは、FTIRのみが使用されています。速度、感度、精度の利点が非常に圧倒的であるため、分散型IR機器は一般的な分析には現在では時代遅れと見なされています。
FTIRの複雑さ
主な「トレードオフ」は、FTIRがより複雑であることです。高精度な光学デバイス（干渉計）に依存し、フーリエ変換を実行するためのソフトウェアを備えたコンピューターが必要です。しかし、数十年にわたる開発により、現代のFTIR分光計は信頼性が高く、手頃な価格で、使いやすい「ブラックボックス」システムとなっています。
目標に合った適切な選択をする
- 現代の化学分析が主な焦点である場合：FTIRを使用し、議論することになります。これは支配的で優れた技術であり、今日のほとんどの化学者にとって、「IR分光法」と「FTIR分光法」は現代の技術を指す同義語として使用されています。
- 古い科学文献（1980年代以前）を読むことが主な焦点である場合：「IR」とラベル付けされたスペクトルは、ほぼ確実に、より遅く、より不正確な分散型機器で収集されたものであることに注意してください。
- 一般的な概念と機器を区別することが主な焦点である場合：広範な科学分野を説明するには「IR分光法」を、測定を実行する現代の機器を説明するには「FTIR分光計」を使用してください。
この区別を理解することで、現代の化学的同定がフーリエ変換技術によってもたらされる速度、感度、精度に依存する理由が明確になります。
要約表：
| 特徴 | 分散型IR | FTIR |
|---|---|---|
| データ取得 | 波長を順次スキャン | すべての周波数を同時に測定 |
| 速度 | 遅い（スキャンあたり数分） | 速い（スキャンあたり数秒） |
| 感度 | 低い（狭いスリットのため） | 高い（信号対雑音比が優れている） |
| 精度 | 頻繁な校正が必要 | 高い（内部レーザー基準） |
| 現代の使用 | ほぼ時代遅れ | 業界標準 |
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