衰减全反射

衰减全反射（attenuated total reflection，ATR）是与红外光谱法配合使用的一种取样技术。它使样品可以在固体或液体下直接检测，无需进一步制备。

光在高折射率晶体（图中黄色）内发生多次内部反射。样品与晶体接触。

用于红外光谱的ATR配件。

ATR利用全内反射产生的漸逝波特性。红外光束以某一方式通过ATR晶体，使其至少在与样品接触的内部表面反射一次。该反射产生延伸到样品中的漸逝波。样品中的穿透深度通常在0.5-2微米之间，具体数值由光的波长、入射角以及ATR晶体和被测介质的折射率决定。反射次数可通过改变入射角来调整。光束在离开晶体时被探测器收集。大多数现代红外光谱仪可通过在样品舱内安装 ATR 配件来改造成用于ATR表征。ATR与傅里葉轉換紅外光譜（FTIR）结合后，因其易获取、样品周转快且操作简单，而被科研界广泛采用。

该漸逝效应仅在晶体所用光学材料的折射率高于被测样品时才有效。否则光会被样品吸收而损失。对于液体样品，在晶体表面倒入少量液体即可。对于固体样品，需将样品牢固夹紧以确保良好接触并排除会降低信号强度的空气。所得的信噪比不仅取决于反射次数，还取决于光学光路的总长度，光路越长会衰减光强。因此不能简单地断言反射次数越多灵敏度越好。

常见的ATR晶体材料包括锗、KRS-5（铊卤化物）和硒化锌，而硅则适用于電磁波譜远红外区。金刚石因其优良的机械性能而成为研究非常坚硬固体时的理想材料，但金刚石在2600-1900 cm⁻¹间的宽声子带会显著降低该区域的信噪比。晶体的形状取决于光谱仪类型和样品性质。在色散式光谱仪中，晶体通常为带倒角的矩形板（在剖面图中可见）。其它几何形状包括棱镜、半球或薄片。

应用

通过ATR的红外（IR）光谱适用于与透射法相同的化学或生物体系。ATR-IR相较于透射IR的一个优点是进入样品的有效光程有限。这避免了在强吸收介质（如水溶液）中红外信号被强烈衰减的问题。对于紫外或可见光（UV/Vis），漸逝光程随波长变短，从而降低了与样品的相互作用。对于光学致密样品，这可能允许在紫外区进行测量。此外，由于不需要建立光程，单轴探头可用于过程监控，并可应用于近红外和中红外谱段。

近来，ATR-IR应用于含水溶液的微流控流动。研究者通过在微反应器中设计内置ATR晶体的开口，使微通道内的流体通过晶体表面以便表征，或使用专用的流动池。由于ATR几何结构和产生的漸逝波，该技术可以研究薄膜中的传质现象和吸附动力学。ATR-FTIR无需样品制备这一被动表征能力也使其在法医科学中用于研究痕量证据。

ATR-FTIR还被用作药物研究中的工具，用以详细研究蛋白质/药物相互作用。需研究的水溶性蛋白通常带有多组組氨酸標籤（Polyhistidine-tag），使大分子能够锚定在附着于锗晶体或其他合适光学介质的脂质双层上。施加或不施加药物或配体时的内反射将产生差谱，用以研究蛋白在结合时的构象变化。

参见

• 表面等离子共振