Máy quang phổ băng tần hồng ngoại là một dụng cụ sử dụng các đặc tính hấp thụ của chất đối với bức xạ hồng ngoại để phân tích cấu trúc phân tử và thành phần hóa học của nó. Nó được sử dụng rộng rãi trong hóa học, vật liệu, sinh học, môi trường và các lĩnh vực khác.
Máy quang phổ băng tần hồng ngoại chủ yếu được sử dụng để phân tích cấu trúc phân tử và thành phần hóa học của chất. Nó tiết lộ cấu trúc phân tử và thành phần hóa học của nó bằng cách đo phản ứng quang phổ của một chất ở các bước sóng hồng ngoại khác nhau. Nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ hồng ngoại dựa trên đặc tính hấp thụ của vật chất đối với bức xạ hồng ngoại, khi các phân tử hấp thụ ánh sáng hồng ngoại, rung động và chuyển động xảy ra, dẫn đến đỉnh hấp thụ hồng ngoại. Bằng cách đo vị trí và cường độ của các đỉnh hấp thụ này, người ta có thể biết thành phần hóa học và cấu trúc phân tử của mẫu.
Máy quang phổ hồng ngoại chủ yếu bao gồm các bộ phận như nguồn sáng, buồng mẫu, bộ tách, máy dò và hệ thống thu thập dữ liệu. Nguồn sáng tạo ra ánh sáng hồng ngoại, sau khi bộ tách quang phân hủy thành các bước sóng ánh sáng khác nhau, sau khi chiếu mẫu, mẫu hấp thụ ánh sáng bước sóng cụ thể, ánh sáng xuyên qua hoặc phản xạ được máy dò bắt và chuyển thành tín hiệu điện, sau đó hình thành phổ hồng ngoại. Thông tin về thành phần hóa học và cấu trúc của mẫu có thể thu được bằng cách phân tích các quang phổ này.
Nguyên tắc hoạt động
Rung động phân tử hấp thụ hồng ngoại
Rung động và chuyển đổi mức năng lượng giữa các nguyên tử bên trong phân tử là cơ sở cho việc tạo ra phổ hồng ngoại. Khi ánh sáng hồng ngoại chiếu vào mẫu, nếu năng lượng photon phù hợp với năng lượng rung động hoặc chuyển động của một nhóm cụ thể trong phân tử, nhóm này sẽ hấp thụ ánh sáng hồng ngoại, gây ra sự thay đổi mức năng lượng rung động.
Quá trình hấp thụ cần đi kèm với sự thay đổi mô-men xoắn lưỡng cực, tạo thành đỉnh hấp thụ đặc trưng, và các liên kết hóa học hoặc nhóm chức khác nhau tương ứng với tần số hấp thụ cụ thể.
Kỹ thuật biến đổi Fourier
Hiện nay máy quang phổ hồng ngoại đa phần sử dụng máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), thông qua giao thoa kế McIlson sẽ thay đổi chênh lệch quang phổ của hai chùm ánh sáng để tạo thành giao thoa đồ.
Tín hiệu giao thoa được xử lý bằng biến đổi Fourier của máy tính và được giảm xuống quang phổ, làm tăng đáng kể tỷ lệ tín hiệu nhiễu và độ phân giải.