要获得 KBr 压片的光学清晰度,需要严格控制湿度和物理压缩。 基本规则是加热压模组件以确保绝对干燥,确保 KBr 粉末和工具的温度相同,并使用最少量的必需粉末。此外,您必须在不研磨 KBr 晶体的情况下混合样品,以防止吸湿,并确保在压制过程中有适当的真空密封。
KBr 压片中最常见的失败点是吸湿。成功取决于在工具和材料之间保持温度平衡,同时仅使用足够的粉末来形成薄而透明的层。
控制湿度和温度
消除残留水分
水分是获得清晰光谱的主要敌人。您必须在使用前加热砧座和压模组件的主体。
此加热过程可确保工具完全干燥。金属表面上即使有微量的水也会转移到吸湿性的 KBr 上,从而损坏压片。
保持温度平衡
仅使用干燥的粉末是不够的;KBr 粉末的温度必须与砧座和压模组件相同。
如果粉末和工具的温度不同,会迅速发生冷凝。这种热失配会产生“湿”的、浑浊的压片,散射光线并模糊数据。
优化材料用量和处理
使用最少的粉末
一个常见的错误是使用过多的 KBr。您应该使用尽可能少的粉末——刚好足以在砧座表面形成一层薄而均匀的涂层。
使用过多的粉末需要过大的力进行压缩。如果力不足以处理粉末的体积,压片可能会出现白点(压制不完全)或卡在模具中。
研磨限制
虽然样品本身可能需要研磨,但在混合阶段您必须不要研磨 KBr 粉末本身。
研磨 KBr 晶体会破坏其晶格,暴露新的晶面。这些新的晶面具有很高的活性,会积极吸收大气中的水分,导致压片浑浊。
正确的混合技术
不要共研磨,而是将样品轻轻地混合到 KBr 基质中。这可确保均匀性,而不会降低溴化钾的光学质量。
真空和压力施加
建立真空密封
如果使用真空压模(推荐用于透明度),请确保压模组件组装正确。密封件必须状况良好且位置正确,才能保持真空。
在压制前施加几毫米汞柱的真空有助于消除残留的空气和水分,这对于透明度至关重要。
施加正确的负载
建立真空后,施加约 8 至 10 吨的负载(适用于标准的 13 毫米压模)。应保持此压力数分钟,以使晶格完全融合。
理解权衡和陷阱
压力平衡
您必须在物理压力方面找到一个狭窄的窗口。过大的压力会导致压片因内部应力而破裂。
相反,压力不足会导致压片不透明,散射红外光。校准您的压机对于在破裂和不透明之间找到“最佳点”至关重要。
湿敏性与制备时间
KBr 本身具有吸湿性。您在空气中制备样品的时间越长,它吸收的水分就越多。
这会产生一种权衡:您需要时间来仔细混合样品,但您必须快速工作或在受控环境(如手套箱)中工作,以防止水带产生光谱干扰。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的 KBr 压片产生准确的光谱数据,请根据您样品的具体挑战来确定步骤的优先级。
- 如果您的主要重点是光谱纯度: 优先考虑温度匹配和真空密封,以消除模糊特定化学特征的水带。
- 如果您的主要重点是压片稳定性: 专注于使用最少量的粉末以防止卡模,并确保可用的压制力足以融合材料。
将 KBr 压片视为一个主动的光学元件,而不仅仅是样品支架,其干燥度和密度决定了结果的质量。
总结表:
| 关键规则 | 技术要求 | 益处 |
|---|---|---|
| 湿度控制 | 使用前加热压模组件和砧座 | 防止浑浊和水带干扰 |
| 温度平衡 | 保持粉末和工具的温度相同 | 避免在压制过程中发生冷凝 |
| 粉末用量 | 使用最少的粉末(薄涂层) | 防止卡模并确保透明度 |
| 混合技术 | 轻轻混合样品;不要研磨 KBr | 减少来自新晶面的水分吸收 |
| 真空压力 | 在真空下施加 8-10 吨 | 消除捕获的空气并确保晶格融合 |
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