Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

16.3: Інфрачервоні інструменти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    26950

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Прилади для інфрачервоної спектроскопії використовують один з трьох поширених оптичних стендів: недисперсійні прилади, дисперсійні прилади та інструменти перетворення Фур'є. Оскільки ми вже розглядали недисперсійні та дисперсійні інструменти в главі 13, і оскільки вони вже не такі поширені, як колись, ми наводимо їх лише короткий розгляд тут. Інструменти перетворення Фур'є, які домінують на поточному ринку, отримують більш детальну обробку.

    Недисперсійні інструменти

    Найпростішим інструментом для інфрачервоної абсорбційної спектроскопії є фільтруючий фотометр, подібний до показаного раніше на малюнку 13.4.1 для поглинання УФ/Віс. Ці прилади мають перевагу портативності, що робить корисним у польових умовах, і, як правило, використовуються як спеціальні аналізатори для газів, таких як HCN і CO.

    Дисперсійні інструменти

    Інфрачервоні прилади, що використовують монохроматор для вибору довжини хвилі, використовують двопроменеву оптику, подібну до тієї, що показана раніше на малюнку 13.4.3. Двопроменева оптика є кращою перед однопроменевою оптикою, оскільки джерела та детектори інфрачервоного випромінювання менш стабільні, ніж для УФ-випромінювання. Крім того, легше підкоригувати поглинання інфрачервоного випромінювання атмосферними парами CO 2 і H 2 O при використанні двопроменевої оптики. Роздільна здатність 1—3 см —1 характерна для більшості приладів.

    Інструменти перетворення Фур'є

    Ми розглянули основні поняття перетворення Фур'є в главі 7, яку ви, можливо, захочете переглянути. У цьому розділі ми більш детально розглянемо застосування трансформацій Фур'є в інфрачервоне приладобудування.

    Компоненти FT-IR

    У інфрачервоному спектрометрі перетворення Фур'є, або FT-IR, монохроматор замінюється інтерферометром (рис.\(\PageIndex{1}\)). Існує чотири ключові компоненти, що входять до складу інтерфометра: приводний механізм, який переміщує рухоме дзеркало, роздільник променя, джерело світла та детектор.

    Принципова схема інтерферометра.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Принципова схема інтерферометра. Це та ж цифра, що і малюнок 7.7.1. Зразок розміщується між променевим розгалужувачем і детектором.

    Механізм приводу

    Як ми дізналися в розділі 7, перетворення Фур'є кодує інформацію про довжину хвилі або частоту випромінювання джерела, поглиненого зразком, спостерігаючи, як змінюється сигнал, що досягає детектора, з часом. Коли рухоме дзеркало зміщується в просторі, деякі частоти світла відчувають повну конструктивну перешкоду, деякі частоти світла відчувають повну руйнівну перешкоду, а інші частоти падають десь між ними, породжуючи спектр часової області. Оскільки сигнал контролюється як функція часу, а рухоме дзеркало проходить змінну відстань, механізм приводу повинен забезпечувати точну та точну залежність між ними. Механізм рухомого дзеркала повинен бути здатний переміщати дзеркало на відстань до 20 см зі швидкістю сканування так само швидко, як 10 см/с; він також повинен виконувати це, зберігаючи орієнтацію дзеркала щодо осі його руху. Для підтримки точності HenE лазер, який випромінює видиме світло з довжиною хвилі 632,8 нм, вирівнюється з джерелом світла так, щоб вони йшли по одному оптичному шляху.

    Розгалужувач променя

    Розгалужувач променя призначений для відображення 50% вихідного випромінювання на нерухоме дзеркало і пропускати решту 50% вихідного випромінювання рухомому дзеркалу. Матеріали, що використовуються для побудови розгалужувача променя, залежать від діапазону використовуваних довжин хвиль. Найпоширеніший діапазон довжин хвиль, який називається середнім ІЧ-діапазоном, становить приблизно від 670 см —1 до 4000 см —1. Прилади для середнього ІЧ використовують променевий розгалужувач, який складається з кремнію або германію, нанесеного на підкладку KBr або NaCl.

    Джерела та перетворювачі

    Найпоширенішими джерелами для FT-IR є ті, що розглядаються в попередньому розділі, такі як квітка Нернста. Найпоширенішим перетворювачем для FT-IR є піроелектричний сульфат тригліцину.