O espectrómetro de banda infravermelha é usado principalmente para analisar a estrutura molecular de substâncias, identificar a composição química e estudar a interação de substâncias com a luz infravermelha. Seu princípio central é a análise qualitativa e quantitativa da transição de níveis de energia de vibração molecular através da detecção das propriedades de absorção da substância de diferentes comprimentos de onda da luz infravermelha.
As ligações químicas nas moléculas de matéria têm diferentes frequências de vibração devido a diferentes níveis de energia vibratória, quando a frequência da radiação infravermelha coincide com a frequência da vibração molecular, a molécula absorve a luz infravermelha dessa frequência, o que resulta na frequência correspondente da luz no feixe que passa é enfraquecida. Medindo essa absorção, é possível obter o espectro infravermelho da amostra e, em seguida, analisar a estrutura molecular e a composição química da amostra.
O princípio de funcionamento do espectrómetro infravermelho é baseado na absorção seletiva da luz infravermelha por vibração molecular e salto de nível de energia rotativa. O processo específico é o seguinte:
Fonte de luz infravermelha: Emite luz infravermelha de comprimento de onda contínuo.
Absorção da amostra: Quando a luz infravermelha passa pela amostra, as moléculas da amostra absorvem um comprimento de onda específico de luz infravermelha, causando vibrações moleculares ou saltos de nível de energia rotativa.
Detecção de sinal: após a espectroscopia da luz não absorvida através do monocromático, a intensidade da luz de diferentes comprimentos de onda é detectada pelo detector.
Processamento de dados: através do sistema de processamento de dados, o sinal de intensidade de luz detectado é convertido no espectro de absorção infravermelho da amostra. O espectro reflete informações características dos grupos funcionais na molécula, tais como o tipo de ligação química, o número e a estrutura molecular.
Composição estrutural
Fonte de luz: responsável por fornecer radiação infravermelha estável, comum são lâmpadas de tungstênio, lâmpadas de deutério e fontes de emissão de calor e luz, geralmente usando uma fonte de luz de espectro amplo que pode cobrir a faixa de infravermelho médio a infravermelho distante.
Monocromático: espectro de luz emitida pela fonte de luz para separar seletivamente a luz de comprimentos de onda específicos, geralmente através de prismas ou rastres.
Câmara de amostras: localizada no meio do caminho óptico para colocar amostras, amostras de gás, líquidos e sólidos utilizam diferentes piscinas de amostras ou bastidores de amostras, onde a luz infravermelha interage com a amostra.
Detector: converte o sinal óptico transmitido após a absorção da amostra em sinais eletrônicos, comuns são detectores de termopares, detectores de diodos fotoelétricos, detectores de liberação térmica, etc.
Sistema de processamento de dados: coleta o sinal do detector e realiza a conversão e análise de dados, converte o sinal de domínio temporal em espectro de domínio de frequência por meio de algoritmos como a transformação de Fourier para gerar espectrogramas infravermelhos.