Les spectromètres à bande infrarouge sont principalement utilisés pour analyser la structure moléculaire de la matière, identifier la composition chimique et étudier les interactions entre la matière et la lumière infrarouge. Son principe de base est de réaliser une analyse qualitative et quantitative des transitions de niveau vibratoire moléculaire en détectant les propriétés d'absorption de la matière par la lumière infrarouge à différentes longueurs d'onde.
Les Liaisons chimiques dans les molécules de matière ont des fréquences de vibration différentes en raison des différents niveaux d'énergie de secousse, et lorsque la fréquence du rayonnement infrarouge correspond à la fréquence de vibration de la molécule, la molécule absorbe la lumière infrarouge à cette fréquence, ce qui entraîne un affaiblissement de la lumière à la fréquence correspondante dans Le faisceau lumineux traversé. En mesurant cette absorption, on obtient un spectre infrarouge de l'échantillon, qui permet d'analyser la structure moléculaire et la composition chimique de l'échantillon.
Le principe de fonctionnement du spectromètre infrarouge est basé sur l'absorption sélective de la lumière infrarouge par les vibrations moléculaires et les transitions de niveau de rotation. Le processus spécifique est le suivant:
Source de lumière infrarouge: émet de la lumière infrarouge à longueur d'onde continue.
Absorption de l'échantillon: lorsque la lumière infrarouge traverse l'échantillon, les molécules de l'échantillon absorbent la lumière infrarouge à une longueur d'onde spécifique, ce qui entraîne des vibrations moléculaires ou des transitions de niveau d'énergie rotatif.
Détection du signal: l'intensité de la lumière de différentes longueurs d'onde est détectée par un détecteur après la séparation de la lumière non absorbée à travers un monochromateur.
Traitement des données: grâce à un système de traitement des données, le signal d'intensité lumineuse détecté est converti en spectre d'absorption infrarouge de l'échantillon. Ce spectre reflète les informations caractéristiques des groupes fonctionnels dans la molécule, telles que le type de liaison chimique, la quantité et la structure moléculaire.
Composition de la structure
Source lumineuse: responsable de fournir un rayonnement infrarouge stable, il existe des lampes au tungstène, des lampes au deutérium et des sources d'émission photothermique, etc. généralement, une source de lumière à large spectre qui peut couvrir la bande infrarouge moyen à lointain est utilisée.
Monochromateur: divise la lumière émise par une source lumineuse à large spectre, décomposant sélectivement la lumière à une longueur d'onde spécifique, généralement réalisée à l'aide d'un prisme ou d'un réseau.
Chambre d'échantillon: située au milieu du chemin optique pour placer l'échantillon, les échantillons de gaz, de liquide et de solide adoptent une cellule d'échantillon différente ou un porte - échantillon, respectivement, où la lumière infrarouge interagit avec l'échantillon.
Détecteur: convertit le signal lumineux transmis après absorption de l'échantillon en un signal électronique, il existe généralement des détecteurs de thermocouples, des détecteurs de photodiodes, des détecteurs pyroélectriques, etc.
Système de traitement de données: le signal du détecteur est acquis et la conversion et l'analyse des données sont effectuées, les signaux du Domaine temporel sont convertis en spectres du Domaine fréquentiel par des algorithmes tels que la transformée de Fourier, générant des spectrogrammes infrarouges.