Die Konstruktion eines Infrarotspektrometers kann in der Regel in optische Systeme, Steuersysteme sowie Signal- und Datenverarbeitungssysteme unterteilt werden.

Optische Systeme

Das optische System des Infrarot-Spektrometers besteht hauptsächlich aus drei Teilen der Lichtquelle, des Spektralsystems und des Detektors, zusätzlich zu den Komponenten des Lichtappendices und des Spiegels.

1. Infrarote Lichtquellen

Infrarot-Lichtquellen können nach Bedarf kontinuierliches Infrarot-Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich liefern, in der Regel beträgt der erforderliche Wellenlängenbereich für mittleres Infrarot 2,5 bis 25 μm und der erforderliche Wellenlängenbereich für nahes Infrarot 0,8 bis 2,5 μm. Frühe Infrarot-Lichtquellen verwendet Nernst Glower, jetzt im Wesentlichen hochstabile Silizium-Kohlenstoffstänge (Globar) als mittlere Infrarot-Lichtquelle. Nahinfrarot-Lichtquellen verwenden in der Regel Wolfram-Lampen, die 0,8 bis 2,5 μm abdecken können.

2. Spektralsystem

Das Spektralsystem ist der Kern des Infrarot-Spektrometers, wir wissen, dass Newton das Sonnenlicht mit dem Prisma in einen roten Orange-Gelb-Grün-Blau-Indigo-Regenbogen-Gürtel teilte, frühe Infrarot-Instrumente nutzten die Prisma-Spektralspektur, die jetzt im Wesentlichen ausgestorben ist, die meisten Menschen haben sie nie gesehen. Später wird die Rasterspektralisierung verwendet, um das Licht nach der Wellenlänge zu trennen, mit reflektierenden Rastern, und jetzt werden relativ wenige Infrarotinstrumente verwendet, die im Allgemeinen in bestimmten Bereichen zu sehen sind. Beide Arten von Spektrometern werden als diffuse Infrarot-Spektrometer bezeichnet.

Das Infrarot-Spektrometer, das wir heute häufig sehen, wird in der Regel als Fourier-Transformationsinfrarot-Spektrometer (FTIR) bezeichnet, das im Vergleich zu Dispersionsinfrarot-Spektrometern eine schnelle Scangeschwindigkeit, ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis, eine höhere Auflösung und andere Vorteile hat. Sein Kern ist das Michaelson-Interferometer, das aus einer Fixierung, einer Dynamik und einem Strahlsplitter besteht, um ein interferierendes Lichtsignal zu erzeugen. Der Strahlenteiler ist ein halbprosparentes Infrarot-optisches Material, das das Licht in zwei Teile unterteilt. Die Entfernung der Bewegung bestimmt die Auflösung und die Geschwindigkeit der Bewegung bestimmt die Probegeschwindigkeit.

3. Detektor

Der Detektor dient zum Empfangen von Infrarot-Lichtsignalen, die in elektrische Signale umgewandelt werden können. Häufige Typen sind Wärmefreisetzungsdetektoren (DTGS), die bei Raumtemperatur arbeiten und regelmäßige Tests erfüllen können. Es gibt auch einen hochempfindlichen Molybdenum-Cadmium-Quecksilber-Detektor (MCT), der eine flüssige Stickstoffkühlung (77 K) zur Erkennung schwacher Signale erfordert. Die oben genannten sind die üblichen mittleren Infrarot-Detektoren, nahe Infrarot verwendet in der Regel elektrisch gekühlte Indium-Gallium-Arsen-Detektoren.

Die oben genannten drei Teile sind Lichtquellen, die Infrarotlicht erzeugen, das in das Spektralsystem gelangt, das moduliert wird und dann in den Detektor gelangt. Bei der praktischen Verwendung müssen wir die Intensität des Lichts regulieren, was in der Regel die Lichtfügung zwischen der Lichtquelle und dem Spektralsystem erhöht.

Steuerungssystem

Das Steuersystem ist hauptsächlich durch ein elektronisches System zur Steuerung der Lichtversorgung und der Größe des Lichtappendices, der Scangeschwindigkeit und des Empfangs des Detektorsignals, wie das Fourier-Infrarotspektrometer. Wir können die Geschwindigkeit des Interferometers auf der Software steuern und die Größe des Lichtappendices einstellen. Darüber hinaus sind einige Instrumente mit einer umfangreicheren Konfiguration, wie z. B. mit mehreren Detektoren oder Lichtquellen, die wir über ein Steuersystem automatisch umschalten können.

Datenverarbeitungssysteme

Ein Datenverarbeitungssystem verwandelt das empfangene Signal des Detektors in ein endgültiges Infrarotspektrogramm, einschließlich Signalverarbeitungseinheiten, Computern und Software. Das empfangene Signal des Detektors wird durch die Signalverarbeitungseinheit verstärkt - gefiltert - digitalisiert. Ein Fourier-Konvertierungs-Infrarot-Spektrometer digitalisiert das erste Signal in ein Interferenzgramm, das durch weitere Fourier-Konvertierungen in ein Einkanal-Spektrogramm umgewandelt wird. Durch die Softwareverarbeitung erhalten wir das Infrarot-Spektrum, das wir brauchen, um Infrarot zu absorbieren, durchzuführen und zu reflektieren.