In den Bereichen Chemie, Materialwissenschaften und Industrie ist die FTIR-Spektroskopie (Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie) eine grundlegende Methode zur qualitativen und quantitativen Untersuchung von Materialien. Bei der FTIR kommt typischerweise ein Michelson-Interferometer zum Einsatz,  wodurch eine hohe spektrale Auflösung, kurze Messzeiten und ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden. Das sind klare Vorteile gegenüber dispersiven IR-Systemen, die kein Interferometer verwenden.

Vergleich der FTIR-Analysearten: ATR, Transmission und Reflexion

Um die FTIR-Analyse optimal zu nutzen, stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Welche davon man verwendet – Transmission, ATR oder Reflexion – hat dabei einen großen Einfluss auf die Aussagekraft der Ergebnisse. Das wird im Alltag oft erst deutlich, wenn zwei Methoden bei derselben Probe unterschiedliche Spektren liefern.

1. Abgeschwächte Totalreflexion (ATR, engl. Attenuated Total Reflection)

Die Methode, die in der FTIR-Spektroskopie heutzutage am häufigsten Anwendung findet, ist die abgeschwächte Totalreflexion (ATR). Die Infratrot(IR)-Strahlung wird in einen ATR-Kristall eingekoppelt und an der Grenzfläche zur Luft totalreflektiert. Außerhalb des Kristalles bildet sich an dieser Grenzfläche eine evaneszente Welle, mit wenigen Mikrometern Reichweite. 
Wird eine Probe auf die Grenzfläche gepresst, kann diese Welle mit ihr wechselwirken. Dadurch entstehen im FTIR-Spektrum charakteristische Absorptionsbanden. 
 

Das bedeutet: Man misst im Grunde nur die obersten Schichten der Probe. In der Praxis ist das oft völlig ausreichend – etwa bei Kunststoffen oder Beschichtungen. (Viele kennen das: Probe einfach auf den Kristall drücken, messen, fertig.)
Die ATR-Methode in der FTIR-Spektroskopie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eindringtiefe der evaneszenten Welle von der Wellenzahl abhängt, die resultierenden Spektren im Vergleich zur Transmission intensitätsabhängige Verzerrungen aufweisen und entsprechende ATR-Korrekturen durch Software vorgenommen werden können. 
Die ATR-Analyse wird häufig bei Kunststoffen und Polymeren, pharmazeutischen Proben, Oberflächenanalysen sowie bei Flüssigkeiten und Pasten ohne Probenpräparation angewendet. Sie zeichnet sich durch einen minimalen Probenaufwand, rasche Messungen (in der Regel nur wenige Sekunden im FTIR) und hohe Reproduzierbarkeit aus.

2. Transmission in der FTIR-Spektroskopie

Bei der Transmission wird die IR-Strahlung durch die Probe geleitet. Das gemessene Interferogramm wird anschließend per Fourier-Transformation in ein Spektrum umgerechnet, das die Absorption in Abhängigkeit von der Wellenzahl zeigt.
Die Intensitätsreduktion entspricht dem Lambert-Beer’schen Gesetz. Die Methode ist für quantitative Analysen besonders geeignet. Typische Anwendungen umfassen dünne Filme und Beschichtungen, Flüssigkeiten in Küvetten sowie Feststoffe in Form von KBr-Presslingen (mit diesen Presslingen können undurchsichtige Stoffe gemessen werden). 
Ein großer Vorteil der Transmission liegt insbesondere in ihrer sehr hohen spektralen Genauigkeit und der guten Vergleichbarkeit mit Referenzdatenbanken.
Ein Nachteil liegt allerdings im Aufwand der Probenpräparation – nicht jede Probe lässt sich ohne Weiteres in eine geeignete Form bringen.

3. Reflexionsmethoden in der FTIR-Spektroskopie

Bei Reflexionsmessungen wird die IR-Strahlung erfasst, die von der Oberfläche der Probe zurückgeworfen wird. Man unterscheidet dabei vor allem zwei Varianten:

• Spekulare Reflexion: an glatten, spiegelnden Flächen 
• Diffuse Reflexion (DRIFTS): bei Pulvern und unebenen/ rauen Materialien 

Das gemessene Signal wird ebenfalls einer Fourier-Transformation unterzogen, was ein charakteristisches Spektrum ergibt. Die Hauptanwendungsgebiete dieser Messmethode sind Beschichtungen und dünne Schichten, Katalysatoren und Pulver sowie die Oberflächenanalytik.
Die Reflexion ist eine beliebte Analysemethode, da sie kaum Probenvorbereitung erfordert und sich für die Analyse von schwer zugänglichen oder festen Proben eignet.
Es ist die starke Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur sowie Einschränkungen bei komplexen Spektren (Streuung, Kramers-Kronig-Transformation) zu berücksichtigen.