El espectrómetro de banda infrarroja se utiliza principalmente para analizar la estructura molecular de las sustancias, identificar la composición química y estudiar la interacción entre las sustancias y la luz infrarroja. Su principio central es realizar el análisis cualitativo y cuantitativo de la transición del nivel de energía de Vibración molecular detectando las características de absorción de la materia de la luz infrarroja de diferentes longitudes de onda.
Los enlaces químicos en las moléculas de materia tienen diferentes frecuencias de vibración debido a los diferentes niveles de energía de vibración. cuando la frecuencia de la radiación infrarroja coincide con la frecuencia de vibración molecular, la molécula absorberá la luz infrarroja de esta frecuencia, lo que hará que la luz de la frecuencia correspondiente en el haz de luz transmitido se debilite. Al medir esta absorción, se puede obtener el espectro infrarrojo de la muestra, que a su vez analiza la estructura molecular y la composición química de la muestra.
El principio de funcionamiento del espectrómetro infrarrojo se basa en la absorción selectiva de la luz infrarroja por Vibración molecular y transición del nivel de energía de rotación. El proceso específico es el siguiente:
Fuente de luz infrarroja: emite luz infrarroja de longitud de onda continua.
Absorción de la muestra: cuando la luz infrarroja pasa por la muestra, la molécula de la muestra absorbe la luz infrarroja de una longitud de onda específica, lo que conduce a la Vibración molecular o la transición del nivel de energía de rotación.
Detección de señal: después de que la luz no absorbida se divide por el monocromador, el detector detecta la intensidad de la luz de diferentes longitudes de onda.
Procesamiento de datos: a través del sistema de procesamiento de datos, la señal de intensidad óptica detectada se convierte en el espectro de absorción infrarroja de la muestra. El espectro refleja la información característica de los grupos de energía oficial en la molécula, como el tipo de enlace químico, el número y la estructura molecular.
Composición estructural
Fuente de luz: responsable de proporcionar radiación infrarroja estable, las lámparas de tungsteno, deuterio y fuentes de emisión fototérmica son comunes, generalmente utilizando una fuente de luz de amplio espectro que puede cubrir la banda de infrarrojo medio a infrarrojo lejano.
Monocromador: divide la luz de amplio espectro emitida por la fuente de luz y descompone selectivamente la luz de una longitud de onda específica, generalmente a través de un prisma o rejilla.
Sala de muestras: ubicada en el centro del Camino óptico para colocar muestras, las muestras de gas, líquido y sólido utilizan diferentes grupos de muestras o estantes de muestras, donde la luz infrarroja interactúa con las muestras.
Detector: conversión de la señal óptica transmitida después de la absorción de la muestra en señal electrónica, los detectores de termoeléctricos, detectores de fotodiodos, detectores piroeléctricos, etc.
Sistema de procesamiento de datos: adquisición de señales del detector, conversión y análisis de datos, conversión de señales de dominio de tiempo en espectros de dominio de frecuencia a través de algoritmos como la transformación de ft, generación de espectros infrarrojos.