1、基金项目 : 福建省自然科学基金资助项目 (C0110024) 。作者简介 : 谢狄霖 ,男 ,研究员 ,理学硕士 ,福建省医学测试重点实验室主任 ,主要从事红外光谱与核磁共振等仪器分析技术的研究与应用。含水物质红外光谱测试的样品制备谢狄霖 1 陈 忠 2(1. 福建省医学科学研究所 ,福州 ,350001 ; 2. 厦门大学物理系和化学系 , 厦门 , 361005)摘 要 介绍了含水物质红外光谱测试中常用的样品制备技术 ,包括结晶压片法、吸附压片法、蒸发涂片法、蒸发成膜法、液池参比法等。关键词 含水物质 红外光谱 样品制备自然界中有许多物质 ,尤其是生物医学样品 ,富含水分。水对红外波段有
2、很强的吸收 ,会产生强烈干扰 ;水分还会溶解腐蚀溴化钾、氯化钠等常用晶片材料 ,给含水物质的红外光谱测试带来很大麻烦。本文介绍日常测试工作中含水物质红外光谱测试样品的制备技术。1 结晶压片法如果水溶液样品中溶质的成分是结晶体 ,则可以将溶液加热或在室温下抽真空 ,使水分蒸发 ,余下的溶质就会以固态晶体或粉末状态析出 ,稍加干燥后取出 ,与溴化钾一起研磨压片 ,即可上机测试 1 。这是处理水溶液样品最简单的一种方法。但在许多情况下 ,难于通过蒸发使溶质以晶体或粉末状态析出 ,所以本方法的应用受到一定限制。2 吸附压片法取少量待测水溶液样品注入蒸发皿 ,掺入适量溴化钾晶粒 ,搅拌 ,使之溶解 ,然
3、后缓慢加热蒸发 ,或放置在真空干燥设备中抽干。取少量析出物 ,添加适量溴化钾后研磨压片 ,即可上机测试。由于这时样品在溴化钾分子间的分布十分均匀 ,通常可以得到基线平直、质量较高的谱图。溴化钾吸附压片法简单易行 ,适用面广 ,绝大多数含水样品均可按此法处理。我们用此法处理人血清、唾液、药水等样品 ,常可得到满意的谱图。有时待测样品 ,如脊髓、胃液等生物医学物质 ,干燥后得到的样品量微少 ,不足以压制通常大小的样片。这时可找一张卡片纸 ,剪成直径为 13mm 的圆盘 ,在圆盘中部刻出 4mm 10mm 的矩形孔。将制作好的纸圆盘放在压模内下垫块的上方。将按上述方法得到的吸附有样品的溴化钾充分研磨
4、后 ,均匀铺洒在纸圆盘的矩形孔中 ,并在纸圆盘的其余部分铺洒研磨好的空白溴化钾粉末 ,一同进行压片。最后连圆纸片一起上机测试。调整矩形孔的方位 ,使其与仪器光路狭缝一致 ,使该处的透过率达到最大 ,这样便可得到微量生物医学样品的谱图。3 蒸发涂片法许多含水样品在蒸发后并不析出晶体或粉末 ,而是析出粘稠的油状物 ,不适于压片制样。这时可用玻璃棒沾取少量析出物 ,均匀涂抹在可拆液槽的溴化钾窗片中央进行测试 ,也可用自行压制的溴化钾小圆片代替可拆液槽窗片 ,以节省实验费用。我们在进行中草药成分研究时 ,常对样品溶液使用这种制样方法。4 蒸发成膜法有些样品溶液溶质的柔韧性较好 ,在水分蒸干后能够成膜
5、,则可以采用蒸发成膜法制样 2 。为便于揭膜 ,可将水溶液注入水银槽的表面 ,置于真空干燥器中抽干。如果需要 ,可适当加热 ,直至溶液成膜 ,悬浮在水银面上。为节省样品量 ,水银槽的开口应尽可能做成狭长形 ,只要制成的薄膜足够遮挡入25 分 析 仪 器 2003 年第 4 期射狭缝即可。水银面上方四壁涂抹少量石蜡油 ,防止样品膜粘结在壁上不易揭下。用 2cm 4cm 的卡片纸 2 张 ,中央分别刻出 4mm 10mm 的长方形孔洞。将样品薄膜取出摊平 ,夹在两张卡片中央孔洞处 ,然后将整个卡片靠磁力吸附在样品架上待测。由于水银槽的横截面积是固定的 ,在相同实验条件下 ,只要注入的水溶液量相同
6、,就可得到同样厚度的薄膜。这样便可以根据某物质特征吸收峰强度的变化 ,建立标准曲线 ,对该物质进行定量分析。用此种方法制样可以测量血浆中的血药浓度。5 液池参比法采用特制的液池盛装含水样品 ,并在另一个与样品液池结构相同的液池中注入适量的水 ,作为参比 ,保持两液池的温度相同。由于水在 250 5000cm - 1的整个区域内都有极强的吸收带 ,因此水溶液的透射光谱必须采用溶剂水来补偿。氟化钙不溶于水 ,与酸碱及大多数无机盐都不起化学反应 ,是最常用的液池材料。由于水在红外波段的吸收很强 ,池的光程长通常取 50mm ,甚至更短 3 。生物医学系统大多富含水 ,经过蒸发、结晶、吸附等方法处理后
7、 ,可能引起系统某些性状的变化 ,使红外光谱发生变异 ,故有时需要在原系统条件下测定其红外光谱 ,而液池参比技术是在不改变系统条件下获取红外光谱的唯一方法。另外 ,有些无机化合物 (如硫酸铜等固态样品 ) 的红外光谱 ,由于离子间相互作用的影响 ,使谱峰复杂化 ,往往难于解析 ,而它们在水溶液中的光谱却要简单得多 ,因而也适宜采用液池参比法测定其光谱。我们利用氟化钙液池 ,用水作参比 ,测量了人血清样品在室温下的红外透射光谱 ,研究胃癌患者血清的光谱与正常人的差异 ,得到了较好的结果。但由于参比池中水的用量不易精确控制 ,参比光束与样品光束间的强度、温度、衰减等也不会完全相同 ,而且液池参比法
8、总是存在水分的强吸收干扰 ,无法完全补偿 ,所以液池参比法只是在有特殊要求的情况下才使用。致谢 :感谢张水冰女士为本文所做的大量实验工作。参考文献1 王宗明等 . 实用红外光谱学 . 北京 :石油工业出版社 ,1982 :141 - 1442 钟海庆 . 红外光谱法入门 . 北京 :化学工业出版社 ,1984 :983 Miller R G.红外光谱学的实验方法 . 北京 :机械工业出版社 ,1985 :223 - 227收稿日期 :2003 - 01 - 24Techniques for preparing hydrous samples for infrared spectrometry.
9、 Xie Dilin , Chen Zhong (1. FujianMedical Research Instit ute , Fuz hou , 350001 ; 2. Depart ments of Physics and Chemist ry , Xiamen U niversi2ty , Xiamen , 361005)Five techniques commonly used for preparing samples of materials containing water for testing by infraredspectrometry are described , i
10、ncluding crystallization wafer pressing , absorption wafer pressing , evaporation filmcoating , evaporation filming and solution reference techniques.北京北分瑞利分析仪器 (集团 )有限责任公司被评为“ 2002 中国机械行业竞争力之星企业 ”中国工业经济联合会、中国机械工业联合会和中国工业报社从 2003 年年初开始 ,根据国家统计局授权中国机械工业联合会统计的 2002 年机械行业的权威数据 ,按照机械工业企业核心竞争力评价体系 ,对机械行业
11、企业开展了企业核心竞争力的测评工作。北京北分瑞利分析仪器 (集团 ) 有限责任公司被评为“ 2002 中国机械行业竞争力之星企业”。根据测评结果 ,有 100 家企业被评为“ 2002 中国机械工业企业核心竞争力 100 强”。被评为“ 2002 中国机械行业竞争力之星企业”的共有 108 家 ,其中仪器仪表企业 9 家 ,属于分析仪器的企业只有北分瑞利公司一家。其他 8 家是 :佛山普立华科技有限公司、上海美能达光学仪器有限公司、中国四联仪器仪表集团有限公司、上海海鸥数码影像股份有限公司、上海横河电机有限公司、天津市自动化仪表七厂、吴忠仪表集团有限公司、苏州三光集团公司。352003 年第 4 期 分 析 仪 器
