衰減全反射

衰減全反射（attenuated total reflection，ATR）是與紅外光譜法配合使用的一種取樣技術。它使樣品可以在固體或液體下直接檢測，無需進一步製備。

光在高折射率晶體（圖中黃色）內發生多次內部反射。樣品與晶體接觸。

用於紅外光譜的ATR配件。

ATR利用全內反射產生的漸逝波特性。紅外光束以某一方式通過ATR晶體，使其至少在與樣品接觸的內部表面反射一次。該反射產生延伸到樣品中的漸逝波。樣品中的穿透深度通常在0.5-2微米之間，具體數值由光的波長、入射角以及ATR晶體和被測介質的折射率決定。反射次數可通過改變入射角來調整。光束在離開晶體時被探測器收集。大多數現代紅外光譜儀可通過在樣品艙內安裝 ATR 配件來改造成用於ATR表徵。ATR與傅里葉轉換紅外光譜（FTIR）結合後，因其易獲取、樣品周轉快且操作簡單，而被科研界廣泛採用。

該漸逝效應僅在晶體所用光學材料的折射率高於被測樣品時才有效。否則光會被樣品吸收而損失。對於液體樣品，在晶體表面倒入少量液體即可。對於固體樣品，需將樣品牢固夾緊以確保良好接觸並排除會降低信號強度的空氣。所得的信噪比不僅取決於反射次數，還取決於光學光路的總長度，光路越長會衰減光強。因此不能簡單地斷言反射次數越多靈敏度越好。

常見的ATR晶體材料包括鍺、KRS-5（鉈鹵化物）和硒化鋅，而硅則適用於電磁波譜遠紅外區。金剛石因其優良的機械性能而成為研究非常堅硬固體時的理想材料，但金剛石在2600-1900 cm⁻¹間的寬聲子帶會顯著降低該區域的信噪比。晶體的形狀取決於光譜儀類型和樣品性質。在色散式光譜儀中，晶體通常為帶倒角的矩形板（在剖面圖中可見）。其它幾何形狀包括稜鏡、半球或薄片。

應用

通過ATR的紅外（IR）光譜適用於與透射法相同的化學或生物體系。ATR-IR相較於透射IR的一個優點是進入樣品的有效光程有限。這避免了在強吸收介質（如水溶液）中紅外信號被強烈衰減的問題。對於紫外或可見光（UV/Vis），漸逝光程隨波長變短，從而降低了與樣品的相互作用。對於光學緻密樣品，這可能允許在紫外區進行測量。此外，由於不需要建立光程，單軸探頭可用於過程監控，並可應用於近紅外和中紅外譜段。

近來，ATR-IR應用於含水溶液的微流控流動。研究者通過在微反應器中設計內置ATR晶體的開口，使微通道內的流體通過晶體表面以便表徵，或使用專用的流動池。由於ATR幾何結構和產生的漸逝波，該技術可以研究薄膜中的傳質現象和吸附動力學。ATR-FTIR無需樣品製備這一被動表徵能力也使其在法醫科學中用於研究痕量證據。

ATR-FTIR還被用作藥物研究中的工具，用以詳細研究蛋白質/藥物相互作用。需研究的水溶性蛋白通常帶有多組組氨酸標籤（Polyhistidine-tag），使大分子能夠錨定在附着於鍺晶體或其他合適光學介質的脂質雙層上。施加或不施加藥物或配體時的內反射將產生差譜，用以研究蛋白在結合時的構象變化。

參見

• 表面等離子共振