珀金埃爾默紅外顯微成像系統用于多層復合膜各層結構分析

引言 聚合物多層復合膜材料一般由多層不同聚合 物材質組成，廣泛應用在各類功能包裝材料 中，如食品和藥品包裝等。例如食品包裝材料要求，內層必須安全無毒，可與食 品直接接觸，而外層可以印刷產品信息等。根據不同應用需求，多層膜中間層材 質會根據包裝柔韌性的相關要求而調整。根據不同應用領域及使用需求，聚合物 中多層膜的成分存在較大變化，會有多種材質互相組合實現不同功能，故對這類 多層材料進行詳細成分分析極其重要。 帶有 ATR 成像附件的 PerkinElmer Spotlight™400 紅外成像系統（圖 1），可實現對厚度低至 2-3μm 的多層膜進 行快速結構分析以及成分研究。

實驗 將樣品垂直放置在樣品夾中，并水平切割至與樣品夾表面齊平，露出用于 分析的平整樣品表面。儀器測試參數如表 1 所示。 與傳統的非接觸式成像技術（6.25×6.25μm）相比，ATR 成像附件可以測 試更小尺寸樣品（1.56×1.56μm），從而可實現更薄多層膜樣品的材料層成 分分析。 本次測試過程中，分別對兩種不同材質的聚合物多層膜樣品進行化學成像 分析。

結果與討論 樣品 1 第一個多層膜樣品由五層聚合物材質組成，總厚度約為 125 微米。該多層 膜樣品的可見光圖像如圖 2 所示。

ATR 成像附件可以分別采集每層膜紅外譜圖，得到化學成分分布圖，利用 紅外數據庫檢索，從而分析每層膜化學成分材質，表 2 所示為多層膜樣品 1 中每層的材質分析結果和膜層厚度。

該可見光圖像提供的信息比第一個多層膜可見圖信息略多，因為該樣品膜 層中包含一層高反射率的金屬材質，故可見光圖像的層次較明顯。借助紅 外成像功能得到多層膜樣品 2 的紅外圖像圖，較可見光圖像更加直接形象， 如圖 5 所示。

多層膜樣品 2 中每層的結構圖像和相應的紅外光譜圖如附錄 2 中所示。 

結論 配備 ATR 成像功能的 PerkinElmer Spotlight 400 紅外成像系統可用于多層 膜樣品各膜層微觀材質化學成分分析，Spectrum IMAGE™軟件可以很方便 輕松的進行數據分析處理，得到樣品微觀區域詳細數據，測試過程簡單方便。