Fourier Transform Infrared Spectrometer คืออะไร ทำงานอย่างไร

ในแวดวงวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม การใช้เครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูงทางเคมี เช่น อุตสาหกรรมพอลลิเมอร์และพลาสติก ยาและเภสัชกรรม อาหารและการเกษตร รวมถึงสำหรับงานด้านวิทยาศาสตร์ด้วยเช่นกัน ซึ่งเครื่องมือวิเคราะห์แบบหนึ่งที่จะเข้ามามีบทบาทอย่างมาก ก็คือ Fourier Transform Infrared Spectrometer

เรา Hong Kong NTI จะมาอธิบายเกี่ยวกับ FTIR ว่ามีหลักการทำงานอย่างไร มีแหล่งกำเนิดแสงอย่างไร ใช้ในอุตสาหกรรมอะไรบ้าง พร้อมแนะนำวิธีการเตรียมอย่างสำหรับการวิเคราะห์ FTIR

Fourier Transform Infrared Spectrometer คืออะไร มีหลักการทำงานอย่างไร

Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) คือเทคนิคหนึ่งที่ใช้วิเคราะห์ปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลกับแสงอินฟราเรด เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ขั้นสูงโดยใช้คลื่นแสงอินฟราเรดในการระบุชนิดของสารเคมีและโครงสร้างโมเลกุล มีบทบาทที่สำคัญในแวดวงวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม

หลักการทำงานพื้นฐาน คือโมเลกุลของสารต่างๆ จะมีการสั่นของพันธะเคมีในความถี่เฉพาะตัว เมื่อได้รับแสงอินฟราเรดที่มีพลังงานตรงกับการสั่น โมเลกุลจะดูดกลืนแสงเข้าไป ทำให้ได้กราฟที่เรียกว่าสเปกตรัม (Spectrum) ที่เป็นเหมือนลายนิ้วมือของโมเลกุล (Molecular Fingerprint) ซึ่งสามารถทำให้เรารู้ได้ว่าสารนั้นคือสารอะไร หรือมีกลุ่มฟังก์ชันอะไรบ้าง

แหล่งกำเนิดแสงใน FTIR คืออะไร

โดยส่วนใหญ่ แหล่งกำเนิดแสงมักจะมีการใช้งานบ่อยที่สุดจะเป็นย่านกลาง (Mid-Infrared) โดยจะใช้แท่ง Silicon Carbide ที่ให้ความร้อนสูงและให้ความเสถียร เป็นแหล่งให้กำเนิดแสงสำหรับเครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer ส่วนใหญ่ และในบางครั้งอาจใช้แสงอินฟราเรดย่านใกล้และย่านไกล ขึ้นอยู่กับย่านความถี่ของอินฟราเรดที่ต้องการใช้

ข้อดีของการใช้เครื่อง FTIR

• สามารถเก็บข้อมูลสเปกตรัมทั้งหมดได้ภายในเวลาอันสั้นหรือไม่กี่วินาท
• ให้ความแม่นยำของเลขคลื่นสูงมาก เพราะจะใช้เลเซอร์เป็นมาตรฐานภายใน
• ให้ความไวสูง ซึ่งจะไวกว่าเครื่อง IR แบบดั้งเดิมหลายเท่า

Fourier Transform Infrared Spectrometer ใช้งานในอุตสาหกรรมอะไรบ้าง

เครื่อง Fourier Transform Infrared Spectrometer เป็นเครื่องมือหนึ่งที่ใช้งานหลากหลายหน้าที่สำหรับอุตสาหกรรมที่มีการใช้งานหรือเกี่ยวข้องกับเคมีและวัสดุ ยกตัวอย่างเช่น

การเตรียมตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ด้วย FTIR

ในปัจจุบัน การเตรียมตัวอย่างนั้นง่ายและรวดเร็วกว่าเทคนิคดั้งเดิมที่ต้องใช้ตัวอย่างที่บางมาก ซึ่งเทคนิคสมัยใหม่จะเรียกว่า Attenuated Total Reflectance (ATR) ที่สามารถเตรียมตัวได้ง่ายและเร็ว เพียงแค่นำตัวอย่างมาวางบนแป้นวัดแล้วกดให้แนบสนิทก็สามารถวิเคราะห์ได้ทันทีโดยไม่ต้องบดผสมสารเคมีอื่นเข้าไป ไม่ต้องทำให้แสงทะลุผ่าน แต่ให้แสงสะท้อนกลับที่ผิวสัมผัสของตัวอย่างกับผลึก

Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) จะเป็นเครื่องมือที่สำคัญอย่างมากสำหรับงานที่ต้องใช้วิทยาศาสตร์เคมีและอุตสาหกรรมต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นพอลลิเมอร์ พลาสติก ยา อาหาร การเกษตร สิ่งแวดล้อม ปิโตรเลียม รวมถึงด้านนิติวิทยาศาสตร์ด้วยเช่นกัน และในอนาคต แนวโน้มและเทคโนโลยี FTIR จะมีบทบาทเพิ่มมากขึ้นอย่างมากทั้งในด้านการตรวจสอบ การวิเคราะห์ รวมถึงเริ่มมีการใช้ AI และ Machine Learning ในการตีความสเปกตรัมที่ซับซ้อนได้รวดเร็วขึ้น ลดเวลาในการวิเคราะห์ลง และอาจทำงานเข้ากับกล้องจุลทรรศน์เพื่อการวิเคราะห์ที่มีความละเอียดสูงได้