フーリエ変換赤外分光法とは？初心者に優しい基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

フーリエ変換赤外分光法とは？

フーリエ変換赤外分光法（FTIR）は、物質の分子が赤外線を吸収する性質を利用して、材料の成分や構造を調べる分析手法です。学術研究だけでなく、工場の品質管理や医薬品、環境調査など幅広い分野で使われています。

赤外線とは波長が長めの光で、分子の振動とエネルギーの関係をもっています。特定の分子振動には特徴的な吸収線が現れるため、スペクトルと呼ばれるデータをもとに物質を同定します。

FTIRの基本的な流れは次のようになります。まず試料に赤外線を当て、どの波長の光が吸収されたかを測定します。次に得られたデータをフーリエ変換という数学的な方法で処理して、波数と吸収強度の関係を表すスペクトルを作ります。最後にスペクトルのピークを見て、どんな分子が含まれているか、どの結合があるかを判断します。

なぜ「フーリエ変換」が必要なのか

赤外分光計は、時間領域で信号を取得します。測定データは波形として現れますが、私たちが知りたいのは波の「振動の特徴」です。フーリエ変換を使うと、時間領域の信号を周波数領域へ変換でき、各振動モードに対応するピークを見つけやすくなります。この変換のおかげで、複雑な信号から個々の化学結合の情報を取り出せます。

装置の仕組みと測定の流れ

FTIR装置は主に次の部品から成り立っています。

部品	役割
光源	広い波長域の赤外線を発生
分光素子	光を分解して波数ごに分ける
検出器	試料を透過または反射した光を検知
データ処理	取得データをフーリエ変換してスペクトルに変換

測定の一般的な流れは次のとおりです。まず試料へ赤外線を照射し、次に透過した光を検出します。検出された信号は時間領域のデータとして記録されます。続いてこの時間領域データをフーリエ変換して周波数領域のスペクトルに変換します。最後に得られたスペクトル中のピークを読み取り、どの化学結合があるかを判断します。

活用例

材料分析、品質管理、医薬品の同定、環境サンプルの分析など、FTIRはさまざまな場面で役立ちます。スペクトルのピーク位置と強度が、成分の種類や結合の状態を教えてくれます。

代表的なピークの例

官能基	ピークの目安
O-H	3200-3550 cm-1（広いピーク）
C=O	1650-1750 cm-1（鋭いピーク）
C-H（アルキル/アルコール）	2850-2960 cm-1
N-H	3300-3500 cm-1

初心者がFTIRを学ぶときのポイントとして、スペクトルのピークを覚えること、代表的な官能基のピークを覚えること、データの前処理が大事などがあります。これらを押さえると、データを読み解く際の迷いが少なくなります。

フーリエ変換赤外分光法の同意語

フーリエ変換赤外分光法: フーリエ変換を用いて赤外光の吸収を測定する分光法。材料の化学結合や分子構造を調べるために使われる、広く標準的な分析法です。
フーリエ変換赤外分光: 同じく FTIR を指す短い表現。フーリエ変換赤外分光法の略称・省略形として用いられます。
FTIR: Fourier-transform infrared spectroscopy の略。赤外領域の分光法で、物質の成分や結合の情報を得る分析手法です。
FT-IR: FTIR の表記ゆれ。ハイフン付きの略称で同じ意味です。
赤外線フーリエ変換分光法: 赤外線を対象にしてフーリエ変換でスペクトルを取得する分光法。 FTIR の別表現として用いられます。
赤外線フーリエ変換分光: 同義。FTIR を指す表現の一つ。
赤外スペクトロスコピー（FTIR）: 赤外スペクトロスコピーの一種で、フーリエ変換法を用いてスペクトルを得る手法。FTIR の日本語と英語表記の組み合わせです。
赤外スペクトル分析（FTIR法）: 赤外スペクトルを用いて物質を分析する方法。FTIR 法の説明表現として使われます。
Fourier-transform infrared spectroscopy: 英語表記。フーリエ変換を用いた赤外分光法の正式名称です。
フーリエ変換赤外吸収分光法: 赤外吸収スペクトルを測定する FTIR の表現。分子の結合の吸収ピークを解析します。
フーリエ変換赤外吸収分光: 同義表現。FTIR の別表現として用いられます。
FTIRスペクトロスコピー: FTIR の表現の一つ。英語名と和名の組み合わせ表現として使われます。

フーリエ変換赤外分光法の対義語・反対語

非フーリエ変換赤外分光法: フーリエ変換を用いず、赤外領域のスペクトルを得る手法。FT-IR以外のアプローチであり、スペクトル取得の考え方が異なる。
分散型赤外分光法: プリズムや回折格子などの分散素子を用いて波長を直接分離・測定する従来型の赤外分光法。FT-IRのデータ処理とは異なる原理。
可視光・近赤外分光法: 赤外領域ではなく、可視光域や近赤外領域を測定する分光法。FT-IRとは波長領域が異なる点が対照的。
ラマン分光法: 光の散乱（ラマン散乱）を利用して分子振動を調べる手法。赤外分光法とは別の原理で、同じ分子情報を得られる対比的技法。
時間領域赤外分光法: 時間領域で信号を測定・解析してスペクトルを得る方法。FT-IRが時間信号をフーリエ変換してスペクトルを得るのと対照的。

フーリエ変換赤外分光法の共起語

赤外スペクトル: 試料が赤外線を吸収・透過したときの強度分布を表したデータ。FTIRの基本結果となる曲線です。
波数: スペクトルの横軸で、波数（cm^-1）として表示される。分子振動のエネルギーを表す指標です。
吸収ピーク: 特定の分子振動に対応して現れる、スペクトル上の局所的な吸収の山のことです。
スペクトル: 赤外スペクトル全体のデータを指す曲線。サンプルの化学情報を含みます。
干渉計: FTIRの核心部で、光を分けて干渉パターンを作り、スペクトルを得る装置です。
中赤外領域: FTIRが主に測定する波数域。おおむね4000〜400 cm^-1を含みます。
ATR: Attenuated Total Reflectanceの略。試料表面に接触させて測定する前処理が最小の測定法です。
ATR-FTIR: ATR技術を組み込んだFTIR測定の総称。前処理が簡便です。
KBrペレット: 試料を粉末状にしてKBrと混ぜ、薄片状にして測定する代表的な前処理法です。
試料前処理: 測定前の粉砕・乾燥・溶液化・ペレット化などの処理全般を指します。
試料形態: 固体・粉末・液体・薄膜など、測定する試料の物理状態のことです。
透過率: 試料を透過した光の割合を表す指標。スペクトル上に現れる基準値です。
吸光度: 試料が吸収した光の度合いを示す指標。吸収ピークの強さを定量化する際に使います。
背景補正: 測定時に生じる背景信号を差し引く処理です。
ベースライン補正: スペクトルの基準ラインを水平化・正規化する処理です。
スペクトルライブラリ: 既知物質のスペクトルデータベース。同定・照合に用います。
官能基: 有機化合物の機能を示す原子団。FTIRで特定のピークとして識別されます。
定性的分析: 未知物質の成分を同定する分析手法です。
定量分析: 特定成分の含有量を測定・推定する分析手法です。
分解能: スペクトル上のピークを分離して識別できる細かさの指標です。
FFT: 高速フーリエ変換の略。データ処理で波形を周波数成分に変換します。
フーリエ変換: 波形データを周波数成分に分解する数学的処理の総称です。
ライブラリマッチ: 測定スペクトルをライブラリデータと比較して同定する作業です。
透過FTIR: 透過光を用いてスペクトルを得る基本的な測定法です。
反射FTIR: 試料の反射光を利用してスペクトルを得る測定法です。
ノイズリダクション: 測定信号からノイズを減らす処理です。
標準物質: キャリブレーションや品質管理に用いる基準物質のことです。
ピーク割り当て: スペクトル上のピークを官能基や結合の振動と対応づける作業です。
分光装置: FTIRを含む分光測定機器全体の総称です。

フーリエ変換赤外分光法の関連用語

フーリエ変換: 時間領域の信号を周波数領域へ変換する数学的手法。FTIRではインターフェログラムをスペクトルに変換するのに使われます。
赤外分光法: 赤外領域の光を試料に照射し、分子振動に対応する吸収を測定して物質を同定・解析する分析法です。
フーリエ変換赤外分光法: FTIR。干渉計で得られた信号をフーリエ変換して赤外スペクトルを得る、迅速で多くの分子振動を同時に見ることができる方法です。
干渉計: 光の経路差を作る装置。FTIRでは試料のスペクトル情報を得るための中心的な部品です。
インターフェログラム: 干渉計で測定した光の強度を、波動差に対する関数として記録したデータ。これをフーリエ変換してスペクトルにします。
ATR-FTIR: Attenuated Total Reflectance FTIRの略。試料をATR結晶に接触させ、全反射を介して近傍層の赤外吸収を測定する測定法。前処理が少なくて済みます。
透過FTIR: 試料を透過させて透過光を検出する測定法。薄片・液体・粉末などに適用されます。
反射FTIR: 試料表面で反射した光を検出する測定法。固体サンプルの表層分析に向きます。
波数: 赤外スペクトルの横軸に用いられる単位。単位はcm^-1。波数が高いほど高周波の振動を表します。
吸収スペクトル: 波数と吸収の強さを示すスペクトル。特定の結合・官能基に対応するピークが現れます。
透過率: 試料を通過した光の割合。FTIRでは透過スペクトルとして表示され、吸収帯で低くなります。
吸光度: 光の吸収の程度を示す指標。A = -log10(透過率)として表され、ピークの比較に用います。
官能基指標領域: 特定の官能基に対応する代表的な吸収帯が現れる波数域のこと。例としてC=O、O–H、N–Hなどがあります。
指紋領域: 約1500 cm^-1以下の領域。複雑な分子固有の吸収パターンが特徴的で、個体識別に有用です。
サンプル形態: 粉末、薄膜、液体、コーティングなど、試料の形状に応じて測定モード（透過・反射・ATRなど）を選択します。
検出器: 赤外光を検出するデバイス。代表例はMCT（HgCdTe）、InSb、DTGSなど。感度と適用波数域が異なります。
光源: 赤外域を発する光源。グローバー（グローバル＝グローバーロッド）などが用いられます。
窓関数: 有限長データの端の影響を抑えるために用いる処理関数。スペクトルの歪みや振動の発散を抑制します。
アポダイゼーション: 窓関数を適用してスペクトルのアーティファクトを抑える処理。より滑らかなスペクトルを得るために使われます。
ベースライン補正: 背景の傾斜やノイズを取り除く処理。吸収ピークを正しく評価するうえで重要です。
背景測定: 測定前に背景スペクトル（空気中の水蒸気・CO2などを含む）を取得して補正します。
波数校正: スペクトルの波数軸を標準ピークに合わせて正確に揃える作業。測定の精度を保つ基本処理です。
IR活性モード: 赤外吸収を示す振動モードのこと。対称性や分子構造に依存します。
定性分析: スペクトルの特徴から試料の化学種を同定する分析。官能基・ピーク位置の照合が中心です。
定量分析: ピーク面積・吸光度などを用いて、試料中の成分量を定量する分析。適切な標準・補正が必要です。
データ処理ソフトウェア: スペクトルを表示・処理・解析するためのソフトウェア（例：Peak picking、ベースライン補正、窓関数適用、定量計算機能等を搭載）。