O projeto do espectrômetro infravermelho pode geralmente ser dividido em sistemas ópticos, sistemas de controle e sistemas de processamento de sinais e dados.

Sistema óptico

O sistema óptico do espectrómetro de infravermelho é composto principalmente por três partes de fonte de luz, sistema de espectroscopia e detector, além de apendice de luz, espelho e outros componentes.

1. Fonte de luz infravermelha

A fonte de luz infravermelha pode fornecer um certo comprimento de onda de luz infravermelha contínua de acordo com a necessidade, geralmente o comprimento de onda necessário para o infravermelho médio é de 2,5 a 25 μm, o comprimento de onda necessário para o infravermelho próximo é de 0,8 a 2,5 μm. As primeiras fontes de luz infravermelha usaram a lâmpada Nernst Glower, e agora a barra de carbono de silício de alta estabilidade (Globar) é usada como fonte de luz infravermelha média. Fonte de luz infravermelha próxima geralmente usa lâmpadas de tungstênio, que podem cobrir 0,8 ~ 2,5 μm.

2. Sistema espectral

O sistema de espectroscopia é o núcleo do espectrómetro infravermelho, sabemos que Newton usou o prisma para dividir a luz solar em faixas de arco-íris vermelhas laranja amarelo verde azul indigo, os primeiros instrumentos infravermelhos usaram a espectroscopia do prisma, agora quase extintos, a maioria das pessoas nunca viu. Posteriormente, a espectroscopia de raster é usada para separar a luz por comprimento de onda usando raster reflexivo, agora é usado relativamente pouco, geralmente pode ser visto em áreas específicas de instrumentos infravermelhos tipo raster. Os dois tipos de espectrómetros acima são chamados de espectrómetros infravermelhos dispersos.

Agora, o espectrómetro de infravermelho comumente visto é geralmente chamado de espectrómetro de infravermelho de transformação de Fourier (FTIR), que tem vantagens de velocidade de varredura rápida, alta relação sinal-ruído e maior resolução em comparação com o espectrómetro de infravermelho de dispersão, que é o espectrómetro de infravermelho principal. Seu núcleo é o interferômetro de Michaelson, composto por fixadores, dinâmicos e divisores para gerar sinais de interferência. O divisor de feixe é um material óptico infravermelho semi-transparente e semi-reflexivo que divide a luz em duas partes. A distância do movimento dinâmico determina a resolução e a velocidade do movimento determina a taxa de amostragem.

3. Detector

O detector é usado para receber sinais de luz infravermelha que podem ser convertidos em sinais elétricos. Tipos comuns são os detectores de liberação térmica (DTGS), que funcionam a temperatura ambiente para satisfazer os testes convencionais. Existem também detectores de mercúrio-cadmio-cadmio (MCT) de alta sensibilidade que requerem refrigeração por nitrogênio líquido (77 K) para a detecção de sinais fracos. Os detectores acima são comuns em infravermelho médio, o infravermelho próximo geralmente usa um detector de arsénico de índio-gálio refrigerado eletricamente.

As três partes acima são a luz infravermelha produzida pela fonte de luz, que entra no sistema espectral para ser modulada e, em seguida, entra no detector. No uso real, precisamos ajustar a intensidade da luz, geralmente aumentando o apendice entre a fonte de luz e o sistema de espectroscopia.

Sistema de controle

O sistema de controle é principalmente através de sistemas eletrônicos para controlar a fonte de alimentação de luz e o tamanho do apendice, a velocidade de varredura e a recepção do sinal do detector, como o espectrômetro infravermelho Fourier, podemos controlar a velocidade de funcionamento do interferômetro no software e ajustar o tamanho do apendice. Além disso, alguns instrumentos com configurações mais ricas, como vários detectores ou fontes de luz, podem ser trocados automaticamente através do sistema de controle.

Sistema de processamento de dados

Um sistema de processamento de dados converte o sinal recebido pelo detector em um espectrograma infravermelho final, incluindo unidades de processamento de sinal, computadores e software. O sinal recebido pelo detector é amplificado - filtrado - digitalizado pela unidade de processamento de sinal. O espectrómetro de transformação de Fourier digita o sinal inicial em um interferograma, que será transformado por um espectrógrafo de Fourier em um único canal. O processamento de software permite obter o espectro infravermelho necessário para absorção, transmissão e reflexão.