13.4 : أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء

هناك نوعان رئيسيان من أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء: أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء التشتتي وأجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء بتقنية تحويل فورييه. في جهاز قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء التشتتي، يتم تقسيم شعاع الأشعة تحت الحمراء الناتج عن سلك ساخن إلى شعاعين متوازيين متساويين في الشدة باستخدام المرايا. يمر شعاع واحد عبر العينة، بينما يكون الشعاع الآخر شعاعًا مرجعيًا. ثم تنتقل الشعاعان عبر المونوكروماتور، الذي يفصل الإشعاعات إلى طيف مستمر من الترددات المختلفة. يتكون المونوكروماتور من قاطع شعاع سريع الدوران يتناوب بين شعاعي العينة والمرجع قبل أن يصلا إلى شبكة الحيود. بعد ذلك، يمر الإشعاع عبر كاشف الحرارة الذي يقيس النسبة بين شدتي الشعاعين. يتم تضخيم الإشارة من الكاشف، ويتم رسم الطيف الناتج باستخدام المسجل. تسجل أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء التشتتية الطيف في مجال التردد، مما يعني أن الطيف يتم التقاطه مع تغير تردد الإشعاع مع دوران الشبكة الحيودية.

في جهاز قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء بتقنية تحويل فورييه، يمر الإشعاع الناتج عن المصدر عبر مقسم الشعاع. مقسم الشعاع هو مرآة توضع بزاوية 45 درجة على الإشعاع الوارد ويفصل الشعاع إلى إشعاعات منحرفة وغير منحرفة. يُسمح لهذه الإشعاعات لاحقًا بالسقوط على مرايا ثابتة ومتحركة. من المهم ملاحظة أن حركة المرآتين تغير طول مسار الشعاعين، ويتم دمج الإشعاع المنعكس من المرآتين في مقسم الشعاع. وبالتالي، يحتوي الشعاع المركب الناتج على أنماط تداخل بناءة وهدّامة بسبب الاختلافات في طول مسار الإشعاعات.

• يحدث التداخل البناء عندما تتوافق قمم موجتين، مما يؤدي إلى زيادة في سعة الموجة المركبة.
• يحدث التداخل الهدّام عندما تتوافق قمة موجة واحدة مع قاع موجة أخرى، فيلغيان بعضهما البعض وينتج عن ذلك انخفاض في السعة.

يمر الشعاع الناتج، والذي يسمى مخطط التداخل، عبر الكاشف. يكتشف الكاشف مخطط التداخل المعدل بواسطة العينة، وتفصل عملية تحويل فورييه تردد الامتصاص الفردي عن مخطط التداخل.

تُفضَّل أجهزة قياس الطيف بتقنية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء على أجهزة قياس الطيف بالأشعة تحت الحمراء التشتتية نظرًا لسرعتها في التشغيل وحساسيتها العالية.