El diseño del espectrómetro infrarrojo generalmente se puede dividir en sistema óptico, sistema de control y sistema de procesamiento de señales y datos.

Sistema óptico

El sistema óptico del espectrómetro infrarrojo consta principalmente de tres partes: fuente de luz, sistema de División de luz y detector, además de aperturas, espejos y otros componentes.

1. fuente de luz infrarroja

La fuente de luz infrarroja puede proporcionar luz infrarroja continua en un cierto rango de longitud de onda según sea necesario. en general, el rango de longitud de onda requerido por el Infrarrojo Medio es de 2,5 a 25 micras, y el rango de longitud de onda requerido por el infrarrojo cercano es de 0,8 a 2,5 micras. Las primeras fuentes de luz infrarroja utilizaron lámparas nerst glower, y ahora básicamente utilizan barras de carbono de silicio (globals) de alta estabilidad como fuentes de luz infrarroja media. La fuente de luz infrarroja cercana generalmente utiliza lámparas de tungsteno, que pueden cubrir de 0,8 a 2,5 micras.

2. sistema de División de luz

El sistema de División de luz es el núcleo del espectrómetro infrarrojo. sabemos que Newton utilizó prismas para dividir la luz solar en bandas arcoíris de color rojo, naranja, verde, Azul e índigo. los primeros instrumentos infrarrojos utilizaron prismas para dividir la luz. ahora básicamente han desaparecido y la mayoría de la gente no lo ha visto. Detrás se utiliza una rejilla para dividir la luz, utilizando una rejilla reflectante para separar la luz por longitud de onda, y ahora se utiliza relativamente poco, por lo general se pueden ver instrumentos infrarrojos de rejilla en campos específicos. Los dos tipos de espectrómetros anteriores se llaman espectrómetros infrarrojos dispersos.

Los espectrógrafos infrarrojos que solemos encontrar ahora se llaman generalmente espectrógrafos infrarrojos de transformación de Ft (ftir), que tienen las ventajas de una velocidad de escaneo rápida, una alta relación señal - ruido y una mayor resolución que los espectrógrafos infrarrojos dispersos, y son los espectrógrafos infrarrojos convencionales actuales. Su núcleo es el interferómetro michelson, que consta de un espejo fijo, un espejo móvil y un divisor de haz para producir señales de luz de interferencia. El divisor de haz es un material óptico infrarrojo semitransparente y semireflectante que divide la luz en dos partes. La distancia del movimiento del espejo en movimiento determina la resolución, y la velocidad del Movimiento determina la velocidad de muestreo.

3. detector

El detector se utiliza para recibir señales ópticas infrarrojas que se pueden convertir en señales eléctricas. Los tipos comunes son los Detectores piroeléctricos (dtgs), que funcionan a temperatura ambiente y pueden cumplir con las pruebas de rutina. También hay detectores de telurio de cadmio de mercurio (mct) de alta sensibilidad, que requieren enfriamiento por nitrógeno líquido (77 k) para la detección de señales débiles. Lo anterior es un detector común en el infrarrojo medio, y el infrarrojo cercano generalmente utiliza un detector de arsénico de indio y Galio refrigerado por electricidad.

Las tres partes anteriores son que la fuente de luz produce luz infrarroja, entra en el sistema de División de luz para ser modular y luego entra en el detector. En uso real, necesitamos ajustar la intensidad de la luz, que generalmente se logra aumentando la apertura entre la fuente de luz y el sistema de División de luz.

Sistema de control

El sistema de control controla principalmente el suministro de energía de la fuente de luz y el tamaño de la apertura, la velocidad de escaneo y la recepción de la señal del detector a través de un sistema electrónico. por ejemplo, el espectrómetro infrarrojo de tipo ft, podemos controlar la velocidad de funcionamiento del interferómetro y ajustar el tamaño de la apertura en el software. Además, algunos instrumentos tienen configuraciones más ricas, como estar equipados con múltiples detectores o fuentes de luz, y podemos cambiar automáticamente a través del sistema de control.

Sistema de procesamiento de datos

El sistema de procesamiento de datos consiste en convertir las señales recibidas por el detector en un espectro infrarrojo final, que incluye una unidad de procesamiento de señales, una computadora y un software. La señal recibida por el detector se amplifica, filtra y digitaliza a través de la unidad de procesamiento de señales. La señal preliminar digital del espectrómetro infrarrojo de transformación de Ft es un patrón de interferencia, que se convertirá aún más en un patrón de espectro de canal único por transformación de ft. A través del procesamiento de software, podemos obtener los espectros infrarrojos que necesitamos, como absorción, transmisión y reflexión infrarroja.