طیف سنج های مادون قرمز

طیف سنج های فروسرخ (IR) طول موج و شدت جذب نور مادون قرمز توسط یک نمونه را اندازه گیری می کنند. نور مادون قرمز بین بخش مرئی و مایکروویو طیف الکترومغناطیسی قرار دارد و دارای طیف وسیعی از طول موج است. نور مادون قرمز نزدیک از نظر طول موج به نور مرئی نزدیک‌ترین است. در مقابل، نور مادون قرمز دور نزدیک به ناحیه مایکروویو است. نور مادون قرمز میانی به اندازه کافی پرانرژی است تا ارتعاشات مولکولی را به سطوح انرژی بالاتر برانگیزد. این ارتعاشات که در اثر تغییرات گشتاور دوقطبی یک مولکول ایجاد می شود، تنها در فرکانس هایی رخ می دهد که مولکول نور مادون قرمز را جذب می کند. از آنجایی که طول موج باندهای جذب مادون قرمز مشخصه انواع خاصی از پیوندهای شیمیایی است، طیف سنج‌های فروسرخ اغلب برای شناسایی مولکول‌های آلی و آلی فلزی استفاده می‌شوند. 

نمایش تمام سازندگان طیف سنج مادون قرمز

انواع طیف سنج مادون قرمز

دو نوع اصلی طیف سنج مادون قرمز وجود دارد.

• طیف‌سنج‌های مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) ابزارهای تک پرتویی هستند که از تداخل‌سنج برای پخش نمونه با نور مادون قرمز و اندازه‌گیری شدت نور مادون قرمز جذب نشده توسط نمونه استفاده می‌کنند. استفاده از تبدیل فوریه سیگنال دیجیتال حوزه زمانی حاصل را به سیگنال دیجیتال حوزه فرکانس تبدیل می کند.

• طیف‌سنج‌های مادون قرمز پراکنده از لیزرهای مرئی، توری و دستگاه‌های جفت شده شارژ شده (CCD) برای جمع‌آوری داده‌ها استفاده می‌کنند. لیزر به عنوان منبع نور عمل می کند و به نمونه تابش می کند. بیشتر تشعشعات با همان انرژی پرتوهای لیزر ورودی به صورت کشسانی پراکنده می شوند. مقدار کمی، تقریباً یک فوتون در میلیون (0.00001%)، از نمونه در طول موجی که اندکی از طول موج اصلی جابجا شده است، پراکنده می شود.

مشخصات

انتخاب طیف‌سنج‌های مادون قرمز نیازمند تجزیه و تحلیل مشخصات عملکردی مانند محدوده طول موج، وضوح، دقت و محدوده مادون قرمز است.

• محدوده طول موج پراکندگی گریتینگ در سراسر آرایه خطی یا "اندازه" طیف های روی آرایه است.

• وضوح، معیاری برای سنجش توانایی یک ابزار برای جداسازی دو قله همپوشانی، عرض یک قله تحلیلی در نصف ارتفاع آن است. به طور معمول، وضوح در نانومتر (nm) اندازه گیری می شود. در نقطه تفکیک، اگر شیب بین قله ها قابل مشاهده باشد، گفته می شود که دو قله با ارتفاع مساوی حل می شوند.

• دقت، یکی دیگر از مشخصات مهم، توافق بین یک مقدار متوسط ​​اندازه گیری شده و یک مقدار واقعی یا پذیرفته شده است که با خطا کمی سازی می شود.

• سه محدوده مادون قرمز برای طیف سنج های مادون قرمز وجود دارد: نزدیک (0.75-3.00 میکرومتر)، وسط (3.00-6.00 میکرومتر) و دور (6.00-15.00 میکرومتر).

دمای عملیاتی و رطوبت عملیاتی از دیگر مشخصات عملکرد هستند.   

ویژگی ها

چندین پیکربندی سیستم برای طیف سنج های مادون قرمز وجود دارد. ابزارهای تک رنگ مانند طرح های Czerny-Turner از شکاف های ورودی و خروجی ثابت، آینه های متمرکز ثابت و یک توری پراش قابل چرخش تشکیل شده اند. با چرخش توری، طول موج متفاوتی روی شکاف خروجی متمرکز می شود. سیستم‌های فیلتر یا پلاریزرها از فیلترهای نزدیک به مادون قرمز استفاده می‌کنند که روی یک چرخ فیلتر با دمای کنترل شده نصب شده و توسط یک ریزپردازنده کنترل می‌شوند. دستگاه‌های فرکانس تنظیم‌پذیر آکوستو-اپتیکال (AOTF) شامل یک آشکارساز تک عنصری هستند و بر بسیاری از مشکلات مکانیکی مرتبط با ابزارهای فیلتر چند طول موجی غلبه می‌کنند. تداخل سنج های Michelson انرژی مادون قرمز را به پرتوهایی تقسیم می کنند که سپس به صورت نوری دوباره ترکیب می شوند. این دو پرتو با یکدیگر تداخل می کنند و شکل موج پیچیده ای تولید می کنند.

انواع آشکارسازهای زیادی برای طیف‌سنج‌های مادون قرمز وجود دارد. به عنوان مثال می توان به سولفات تری گلیسین دوتره (DTGS)، تری گلیسین سولفات لانتانیم دوتره (DLATGS)، آنتی مونید ایندیم (InSb)، لیتیم تانتالات (LiTaO 3 ) و سیلیکون (Si) اشاره کرد. تلوریم کادمیوم جیوه (MCT) یک برش طول موج متناسب با ترکیب آلیاژ خود را نشان می دهد. در منطقه طیفی با طول موج بلند، آشکارسازهای رسانای نوری (PC-MCT) برای برآوردن نیازهای کم نویز مناسب‌تر هستند. در طول موج های کوتاه تر، دستگاه های فتوولتائیک (PV-MCT) گزینه های مناسبی هستند. آشکارسازهای فوتوآکوستیک انتقال انرژی از یک پرتو مادون قرمز مدوله شده به یک ارتعاش مکانیکی را اندازه گیری می کنند.

منبع

globalspec