衰减全反射傅里叶红外光谱（ATR-FTIR）是一种以红外光谱分子振动信息为基础、依托衰减全反射附件实现的表面分析技术。其检测对象覆盖高分子材料、纤维、食品、香精、中药材、油脂、生物组织等多类样品。检测维度官能团结构鉴定、材料成分鉴别、理化指标定量以及表面改性评价。该法制样简单、无损快捷，可配合化学计量学实现快速筛查，在材料鉴别、食品品质分析与中药材鉴定领域具有广泛应用价值。本文按检测原理、仪器构成、制样步骤、性能指标与应用场景逐步展开。
检测原理与机制
红外光谱依据分子对特定频率红外辐射的选择性吸收产生光谱信号，吸收峰位对应化学键的振动与转动能级跃迁。不同官基团在特征波数区间呈现指纹性吸收，如羰基、羟基、酰胺带、C—H伸缩振动等。检测时将样品置于光路中，记录透射或反射吸收谱图，依据峰位、峰形与相对强度推断分子结构与成分组成。对于常规透射模式难以处理的厚实、不透明或含水样品，衰减全反射模式依靠表面倏逝波获取信息，二者互为补充。定量分析则遵循朗伯-比尔定律，以特征峰面积或峰高与组分浓度建立对应关系。
ATR衰减全反射原理与临界角
衰减全反射的核心在于光在光密介质向光疏介质界面处的全反射行为。当红外光以大于临界角的角度入射至高折射率晶体（如金刚石、锗或硒化锌晶体）与样品界面时，产生全反射。此时在样品一侧形成随深度呈指数衰减的倏逝波，穿透深度通常在微米量级，与波长、入射角及两介质折射率差相关。样品紧贴晶体表面即可吸收倏逝波能量，使反射光强度衰减，形成与透射光谱相似的吸收谱。该机制决定ATR属表面敏感型检测，样品无需稀释压片，含水样品亦可直接测定。
傅里叶变换红外光谱仪构成与附件特点
傅里叶变换红外光谱仪由红外光源、迈克尔逊干涉仪、检测器与计算机数据处理系统构成。光源发出的多色红外光经干涉仪调制为干涉图，经样品吸收后由检测器记录，再经傅里叶变换解析为常规光谱。仪器可配备多种附件：透射附件需溴化钾压片，液体池用于液体样品，ATR附件则将晶体表面作为采样界面，配有压力装置保证样品与晶体紧密接触。衰减全反射附件适用于固体、液体、膏体、薄膜等各类形态样品，更换样品仅需擦拭晶体，测试周期短，适合批量快速筛查。
样品制备与测试步骤
ATR模式下的样品制备极为简化。固体样品可直接置于晶体表面加压测试；纤维类样品需整理成束并保证均匀覆盖晶体；液体样品滴于晶体表面即可；薄膜或片材裁取适当尺寸直接贴合。测试前需采集背景光谱，随后进行样品扫描，扫描次数与分辨率按方法要求设定。测毕以无水乙醇擦拭晶体，确认无残留后再进行下一试样。对于多层复合材料，可分别采集两侧表面谱图，比对界面特征峰变化。若谱图信号偏弱，应检查样品与晶体的接触状态，或增加扫描次数提升信噪比。
无需前处理的直接测定模式
无需前处理是ATR法区别于透射法的主要优势。传统溴化钾压片法需研磨、干燥、压片等操作，易引入水分干扰并破坏样品原有形态。ATR法将样品直接放置即可获得谱图，适用于不宜粉碎的贵重样品、含水体系以及需保留表面信息的样品。例如餐具表面涂层、聚合物表面改性层、皮肤角质层等，均可在原位状态下采集表面光谱。对电子烟油、香精、油脂等液体黏性样品，滴样直接测定即可获取理化指标相关信息，省去稀释与溶剂选择环节，避免溶剂吸收峰对谱图的干扰。
检测性能：灵敏度与重复性
ATR-FTIR的检测性能体现于波长准确度、信噪比、重复性与定量线性等方面。仪器需定期以聚苯乙烯薄膜校核峰位，保证波数准确度满足方法要求。由于穿透深度有限，表面污染或晶体接触不良直接影响谱图强度，故重复性依赖于压力装置的一致性与晶体清洁度。定量分析中常以特征峰面积比构建校正模型，结合偏最小二乘等算法实现多组分同时测定。对微量组分，可采用多次扫描累加、二阶导数谱增强分辨等手段提升检出能力。方法的检出限与定量范围随样品基体与建模方式而异，应以实际验证结果为准。
纤维与高分子材料鉴别应用
纤维鉴别是ATR-FTIR的成熟应用方向。天然纤维如棉、麻含纤维素特征吸收，蚕丝与羊毛呈现酰胺带，合成纤维则各有特征峰，依据指纹区谱图即可区分种类。混纺样品可通过特征峰相对强度估算混纺比。高分子材料领域，该法用于聚丙烯等材料的表面改性评价，比对改性前后表面官能团峰位与强度变化，判断改性效果。密胺餐具与脲醛餐具的分析同样依托特征官能团差异实现材质鉴别，并可进一步分析表面涂层的成分归属。多层复合膜如PET与SAN/PAN复合体系，可从两侧分别采集谱图，研究界面层的结构变化。
食品与香精彩化指标测定
食品领域，ATR-FTIR已用于多项理化指标的快速测定。蜂王浆中水溶性蛋白质与总糖含量可经光谱结合变量筛选算法建立校正模型，实现快速定量。海参品质评价可依据蛋白质与多糖特征吸收峰的谱学差异进行判别。牡丹籽油等油脂经高温处理后，其氧化产物与组分变化在红外谱图中有所体现，可据此评估品质劣变程度。电子烟油与复配香精的测定涵盖黏度相关指标及组分比例，滴样直接采集谱图后经模型换算即得结果。柴油中脂肪酸甲酯含量的测定亦属此类应用，以酯羰基特征峰为定量依据。
中药材与胶原材料鉴定
中药材鉴定方面，红外指纹图谱具有整体性与专属性强等特点。薏苡仁及其伪品的谱图在指纹区存在差异，结合傅里叶自去卷积处理可增强重叠峰分辨能力，提高鉴别准确性。多种常见中药材可依据指纹图谱相似度评价与模式识别实现分类鉴定，配合化学计量学方法可构建判别模型。生物材料领域，面部皮肤角质层成分分析可借助ATR采集表面谱图，解析角蛋白、脂质等组分的状态信息。脂质纳米粒与鼻黏液的相互作用研究亦采用该技术，依据特征峰位移与强度变化判断渗透行为，为新剂型评价提供光谱学表征手段。
联检方法：拉曼光谱与化学计量学
单一光谱技术难以应对复杂基体时，常采用联检策略。拉曼光谱与ATR-FTIR互补性强：红外对极性官能团敏感，拉曼对对称振动与水相体系适应性好，二者联用可提高成分分析的准确性，常见结石成分分析即为典型应用场景。化学计量学方法的引入拓展了谱图解析能力，二阶导数与去卷积用于增强谱图分辨，主成分分析与偏最小二乘用于降维建模。将卷积神经网络等深度学习模型引入光谱判别，可对苹果品种等农产品实现分类鉴别。此类数据驱动手段代表快速无损检测的发展趋势，其模型适用性需经独立样本验证后应用于常规检测。
