Thiết kế của máy quang phổ hồng ngoại nói chung có thể được chia thành hệ thống quang học, hệ thống điều khiển và hệ thống xử lý tín hiệu và dữ liệu.

Hệ thống quang học

Hệ thống quang học của máy quang học IR chủ yếu gồm 3 phần gồm nguồn sáng, hệ thống phân phối, máy kiểm tra, ngoài ra còn có các thành phần như ruột thừa, gương phản chiếu, v. v.

1. Nguồn sáng hồng ngoại

Nguồn sáng hồng ngoại có thể cung cấp ánh sáng hồng ngoại liên tục trong một phạm vi bước sóng nhất định theo yêu cầu, phạm vi bước sóng cần thiết cho hồng ngoại trung bình nói chung là 2,5~25 μm, phạm vi bước sóng cần thiết cho hồng ngoại gần là 0,8~2,5 μm. Các nguồn sáng hồng ngoại ban đầu sử dụng đèn Nernst Glower, và bây giờ về cơ bản sử dụng thanh silicon ổn định cao (Global) làm nguồn sáng hồng ngoại trung bình. Nguồn sáng hồng ngoại gần thường sử dụng đèn vonfram, có thể bao phủ 0,8~2,5 μm.

2. Hệ thống quang phổ

Hệ thống phân quang là trung tâm của máy quang phổ hồng ngoại, chúng ta biết Newton sử dụng lăng kính để chia ánh sáng mặt trời thành dải cầu vồng đỏ cam vàng xanh chàm tím, dụng cụ hồng ngoại ban đầu là sử dụng lăng kính để phân quang, hiện tại cơ bản đã tuyệt tích, phần lớn mọi người chưa từng thấy qua. Phía sau sử dụng quang phổ lưới, sử dụng lưới phản xạ để tách ánh sáng theo bước sóng, bây giờ sử dụng tương đối ít, nói chung trong một khu vực cụ thể có thể nhìn thấy thiết bị hồng ngoại loại lưới. Hai loại máy quang phổ trên được gọi là máy quang phổ hồng ngoại phân tán.

Bây giờ chúng ta thường thấy máy quang phổ hồng ngoại thường được gọi là máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), so sánh với máy quang phổ hồng ngoại tán sắc có tốc độ quét nhanh, tỷ lệ tín hiệu tiếng ồn cao, độ phân giải cao hơn, là máy quang phổ hồng ngoại chính hiện nay. Tại trung tâm của nó là giao thoa kế Michelson, bao gồm định kính, gương chuyển động và bộ tách chùm tạo ra tín hiệu ánh sáng giao thoa. Bộ tách chùm tia là vật liệu quang học hồng ngoại nửa trong và nửa ngược, chia ánh sáng thành hai phần. Khoảng cách của chuyển động gương quyết định độ phân giải và tốc độ chuyển động quyết định tốc độ lấy mẫu.

3. Máy dò

Máy dò được sử dụng để nhận tín hiệu ánh sáng hồng ngoại, có thể chuyển đổi nó thành tín hiệu điện. Các loại phổ biến là máy dò điện giải phóng nhiệt (DTGS), hoạt động ở nhiệt độ phòng và có thể đáp ứng các thử nghiệm thông thường. Ngoài ra còn có máy dò thủy ngân Telluridium Cadmium (MCT) có độ nhạy cao, yêu cầu làm mát nitơ lỏng (77 K) để phát hiện tín hiệu yếu. Trên đây là máy dò phổ biến cho hồng ngoại trung bình, hồng ngoại gần thường sử dụng máy dò asen indium gallium làm lạnh bằng điện.

Ba phần trên là nguồn sáng tạo ra ánh sáng hồng ngoại, đi vào hệ thống quang phổ được điều chế và sau đó đi vào máy dò. Khi sử dụng thực tế, chúng ta cần điều chỉnh cường độ ánh sáng, thông thường sẽ tăng độ sáng giữa nguồn sáng và hệ thống quang phổ để thực hiện.

Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển chủ yếu thông qua hệ thống điện tử để kiểm soát nguồn cung cấp ánh sáng và kích thước ruột thừa, tốc độ quét và nhận tín hiệu dò, chẳng hạn như máy quang phổ hồng ngoại Fourier, chúng tôi có thể kiểm soát tốc độ hoạt động của giao thoa kế và điều chỉnh kích thước ruột thừa trên phần mềm. Ngoài ra, một số thiết bị có cấu hình phong phú hơn, chẳng hạn như được trang bị nhiều đầu dò hoặc nguồn sáng, chúng tôi có thể tự động chuyển đổi bằng hệ thống điều khiển.

Hệ thống xử lý dữ liệu

Hệ thống xử lý dữ liệu là sự chuyển đổi tín hiệu nhận được bởi máy dò thành phổ hồng ngoại cuối cùng, bao gồm bộ xử lý tín hiệu, máy tính và phần mềm. Tín hiệu mà máy dò nhận được được khuếch đại - lọc - số hóa thông qua bộ xử lý tín hiệu. Tín hiệu sơ bộ kỹ thuật số hóa của máy quang phổ hồng ngoại Fourier là giao thoa sẽ được biến đổi thành phổ đơn kênh bởi Fourier hơn nữa. Thông qua xử lý phần mềm có thể nhận được phổ hồng ngoại hấp thụ, xuyên qua, phản xạ mà chúng ta cần.