บทนำ

เทคนิคอินฟราเรดไมโครสเปกโตรสโกปี (Infrared microspectroscopy) เป็นเทคนิคที่ใช้ในการวิเคราะห์ตรวจสอบเกี่ยวกับโมเลกุลของสารผ่านการวัดอินฟราเรดสเปกตรัมจากตัวอย่าง โดยอาศัยหลักการสั่นพ้องของพันธะโควาเลนซ์ภายในโมเลกุลของตัวอย่างที่มีความถี่ตรงกับความถี่ของแสงอินฟราเรด เมื่อแสงอินฟราเรดกระทบตัวอย่าง จะเกิดการสั่นพ้องภายในโมเลกุล ทำให้เกิดการดูดกลืนแสงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโมเมนต์ขั้วคู่ (Dipole moment) บางส่วนของแสงที่ไม่ถูกดูดกลืนจากโมเลกุลภายในตัวอย่างจะทะลุผ่านไปยังหัววัดแสงอินฟราเรด (IR detector) ซึ่งค่าของแสงที่ทะลุผ่านจะถูกคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อจะทำการแปลผลออกเป็นค่าความสัมพันธ์ระหว่างค่าดูดกลืนแสง (IR absorbance) กับค่าความถี่ที่เรียกว่า wavenumber (cm-1) แสดงผลในรูปแบบอินฟราเรดสเปกตรัม (IR spectrum) ซึ่งจะมีลักษณะเฉพาะของโมเลกุลของสารแต่ละชนิดที่ดูดกลืนแสงอินฟราเรดที่ความถี่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของพันธะเคมีและน้ำหนักอะตอมของหมู่ฟังก์ชัน (functional group) ภายในตัวอย่างนั้นๆ โดยลักษณะของอินฟราเรดสเปกตรัมจะให้ข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก หมู่ฟังก์ชันของคาร์บอนิล หรือ หมู่ฟังก์ชันของอะโรมาติก เป็นต้น สามารถนำมาใช้เป็น  molecular fingerprint ขององค์ประกอบสารชีวโมเลกุล หรือ spectral signature ของตัวอย่างที่สนใจได้ เทคนิคนี้จึงเหมาะสำหรับการศึกษาโครงสร้างทางเคมีจากตัวอย่างหลากหลาย โดยไม่ทำลายตัวอย่างในระหว่างการวัด เช่น วิทยาศาสตร์ชีวภาพ วัสดุศาสตร์ นิติวิทยาศาสตร์ ตลอดจนธรณีวิทยา สิ่งแวดล้อม และมรดกทางวัฒนธรรม 

การนำแสงซินโครตรอนย่านอินฟราเรดกลางมาใช้ร่วมกับเทคนิคอินฟราเรดไมโครสเปกโตรสโกปี เป็นการช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเทคนิคนี้ในการตรวจวิเคราะห์ตัวอย่างขนาดจุลภาค หรือช่วยให้สามารถวัดวิเคราะห์ข้อมูลทางเคมีเชิงพื้นที่ในระดับจุลภาคได้ เนื่องจากแสงซินโครตรอนเป็นแสงที่มีความเข้มสูงและมีขนาดเล็กระดับไมครอนเทียบกับหลอดแสงอินฟราเรดชนิดแผ่รังสีความร้อน จึงส่งผลให้อินฟราเรดสเปกตรัมที่วัดได้มีอัตราสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (signal-to-noise ratio) สูงขึ้น โดยไม่สูญเสียรายละเอียดเชิงพื้นที่ (spatial resolution) นอกจากนี้ยังช่วยลดระยะเวลาในการวัดตัวอย่างเทียบกับการใช้หลอดแสงอินฟราเรดแบบดั้งเดิม

ระบบลำเลียงแสงที่ 4.1: สเปกโตรสโกปีและการถ่ายภาพจุลทรรศน์อินฟราเรด เป็นระบบลำเลียงแสงที่ใช้แสงซินโครตรอนย่านแสงอินฟราเรดกลางที่ถูกสร้างขึ้นตั้งแต่ปี พ.ศ.2553 และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน เพื่อให้บริการเทคนิคอินฟราเรดไมโครสเปกโตรสโกปีในช่วงอินฟราเรดย่านกลาง (4000 - 400 cm-1) แก่ผู้ใช้ทั่วไป โดยแสงอินฟราเรดที่ใช้ในการวัดตัวอย่างมีขนาดตั้งแต่ 5 ถึง 20 ไมครอน ตัวอย่างที่สามารถนำมาใช้ในการวัด ได้แก่ เซลล์สิ่งมีชีวิตเดี่ยว โมเลกุลหรือสารเคมีภายในอาหาร สะเก็ดสีหรือตัวอย่างทางโบราณคดี และฟิล์มบาง เป็นต้น