CCF20110129033

Spektrometry IR z transformacją Fouriera

Spektrometry IR z transformacją Fouriera (ang. Fourier tmnsform infrared .v/><. trometers, IT IR) są zbudowane analogicznie do spektrofotometrów klasycznych, pw czym zamiast monochromatora zawierają interferometr. Najczęściej jest to interferonu i Michelsona (rys. 6.39). Promieniowanie IR ze źródła Z przechodzi przez próbkę S i pi/< zwierciadło M jest kierowane do interferometru Michelsona. Zasadniczymi elemenlniii tego układu są: rozdzielacz wiązki B, zwierciadło stałe M_st, zwierciadło ruchome M z systemem napędowym P. Wiązka promieniowania 1 pada na rozdzielacz B i ulega nu dzieleniu na dwie wiązki 2 i 3. Wiązka 2 pada na zwierciadło ruchome M_r, a wiązka 3 n zwierciadło stałe M_st. Po odbiciu od zwierciadeł interferują one z sobą, dając wiązkę II która jest rejestrowana przez detektor. Położenie zwierciadła M_r ulega zmianie, wskuM czego zmienia się różnica dróg optycznych x między interferującymi wiązkami. Idea p miaru polega na tym, że obraz interferencyjny, będący funkcją różnicy dróg optycznyi I między wiązkami 2 i 3, jest transformatą Fouriera widma promieniowania padającego ii interferometr. Rejestracja promieniowania odbywa się przy ciągłym przesuwaniu zwn i ciadła M_r od pozycji —Ax_max do +Ax_max. Taki zapis nosi nazwę interferogranm dla promieniowania niemonochromatycznego ma postać jak na rys. 6.40. Interferognm przedstawia zatem wartość sygnału z detektora S jako funkcję różnicy dróg optycznyi I Ax. Między interferogramem S(Ax) a widmem promieniowania /(u) istnieje zależno *

00

,!>(Ax) = J 7(u)[l + cos(2jtuAx)]du o

OO

= Is(A, = 0) ₊ /,(v)cos(2^A_x,d,    «■•'»'

O

gdzie S(Ax = 0) to intensywność rejestrowana dla zerowej różnicy dróg optycznych

interferometr Michelsona

Rys. 6.39. Schemat działania spektrofotometru fourierowskiego z interferometrem Michelsona

I

«,■ n AO. Zapis widma IR na interferencyjnym -1-1-1-►

i ‘Iliometrze Fouriera (interferogram)    ^-Ax_max    Ax=0    +Ax_max Ax

In przeprowadzeniu transformacji Fouriera równania (6.66) otrzymujemy

OO

I(v) = 4 J[S(Ax) — ^S(Ax = 0)] cos(2jtuAx)d(Ax)    (6.67)

o

ulem widmo promieniowania jest całką Fouriera z interferogramu.

/,upis widma l(v) uzyskujemy, mierząc interferogram 5(Ax) w możliwie szerokim ilu esic Ax i następnie poddając interferogram analizie komputerowej polegającej na lilir/eniu całek Fouriera.

Zasygnalizowany w tym rozdziale problem spektroskopu IR z transformacją fourie-ix*tką jest zagadnieniem szerokim i trudnym do omówienia w tak krótkiej notatce, ilówno teoria metody, jak i praktyka laboratoryjna jest obecnie dobrze przedstawiona opracowaniach specjalistycznych. Zalety tej metody w porównaniu z klasyczną spek-i ilolometrią IR to:

•    lepsza zdolność rozdzielcza,

•    większa czułość, co stwarza możliwość pomiarów bardzo słabych sygnałów,

•    krótszy czas potrzebny do uzyskania widma wysokiej klasy,

•    większe możliwości przy pomiarach w szerokim zakresie widmowym.

ii d.3. Techniki pomiarowe w spektrofotometrii IR

Absorpcyjna spektrofotometria w podczerwieni znajduje zastosowanie do badania i/ow, cieczy i ciał stałych. W zależności od stanu skupienia substancji badanej są losowane różne techniki przygotowania próbki. Pomiary można prowadzić dwiema me-iiuliiiiii — transmisyjną i odbiciową (refleksyjną).

i' <1.3.1. Metoda transmisyjna

Metoda transmisyjna umożliwia badanie gazów, cieczy i ciał stałych. Wszystkie czę-■ l optyczne (np. pryzmaty) i kuwety pomiarowe muszą być przezroczyste dla promieniowania IR. Klasyczne materiały stosowane w spektrofotometrii UV-Vis (szkło i kwarc)