Infrarot-Bandspektrometer werden hauptsächlich zur Analyse der molekularen Struktur von Substanzen, zur Identifizierung der chemischen Zusammensetzung und zur Untersuchung der Wechselwirkungen von Substanzen mit Infrarotlicht verwendet. Das Kernprinzip besteht darin, die qualitative und quantitative Analyse des Übergangs der molekularen Vibrationsenergiestufen durch die Erkennung der Absorptionseigenschaften von Substanzen für Infrarotlicht mit verschiedenen Wellenlängen zu erreichen.
Chemische Bindungen in Stoffmolekülen haben aufgrund der unterschiedlichen Schwingungsenergieniveaus unterschiedliche Schwingungsfrequenzen, wenn die Frequenz der Infrarotstrahlung mit der molekularen Schwingungsfrequenz übereinstimmt, absorbiert das Molekül das Infrarotlicht dieser Frequenz, was dazu führt, dass das Licht der entsprechenden Frequenz im durchlaufenden Strahl geschwächt wird. Durch die Messung dieser Absorption wird das Infrarot-Spektrum der Probe erhalten und die molekulare Struktur und chemische Zusammensetzung der Probe analysiert.
Das Arbeitsprinzip des Infrarot-Spektrometers basiert auf der selektiven Absorption von Infrarotlicht durch molekulare Vibrationen und die Transformation der rotativen Energiestufen. Der konkrete Prozess ist wie folgt:
Infrarotlichtquelle: Infrarotlicht mit kontinuierlicher Wellenlänge.
Probenabsorption: Wenn das Infrarotlicht durch die Probe passiert, absorbieren die Probenmoleküle das Infrarotlicht mit einer bestimmten Wellenlänge, was zu molekularen Vibrationen oder einem Wendungsenergieübergang führt.
Signalerkennung: Nach der Spektrifizierung des nicht absorbierten Lichts durch den Monochromator wird die Intensität des Lichts mit verschiedenen Wellenlängen vom Detektor erkannt.
Datenverarbeitung: Über ein Datenverarbeitungssystem wird das erkannte Lichtintensitätssignal in das Infrarot-Absorptionsspektrum der Probe umgewandelt. Das Spektrum spiegelt die charakteristischen Informationen über die Funktionsgruppen in einem Molekül wider, wie etwa die Art der chemischen Bindungen, die Anzahl und die molekulare Struktur.
Strukturelle Zusammensetzung
Lichtquelle: Verantwortlich für die Bereitstellung einer stabilen Infrarotstrahlung, die üblichen Wolfram-Lampen, Deuterium-Lampen und Licht-Wärme-Emissionsquellen sind, die in der Regel eine breite Spektrum-Lichtquelle verwenden, die das mittlere Infrarot bis das ferne Infrarot abdecken kann.
Monochromer: Spektrifizieren Sie das breite Spektrum des Lichts, das von der Lichtquelle ausgestrahlt wird, um das Licht einer bestimmten Wellenlänge selektiv aufzubauen, in der Regel durch ein Prisma oder ein Raster.
Probenraum: befindet sich in der Mitte des Lichtweges, um Proben zu platzieren, wobei Gas-, Flüssigkeits- und Feststoffproben unterschiedliche Probenbecken oder Probenregel verwenden, wo Infrarotlicht mit der Probe interagiert.
Detektor: Umwandlung des Lichtsignals nach der Absorption der Probe in elektronisches Signal, üblich Thermoelektrodetektor, Photodiodenetektor, Wärmefreisetzungsdetektor usw.
Datenverarbeitungssystem: Erfassen Sie das Signal des Detektors und führen Sie die Datenkonvertierung und -analyse durch Algorithmen wie die Fourier-Transformation um, um Zeitbereichssignale in Frequenzbereich-Spektren umzuwandeln und Infrarot-Spektrogramme zu erzeugen.