13.4 : Spectromètres IR

Il existe deux principaux spectrophotomètres infrarouges (IR) : les spectromètres IR dispersifs et les spectromètres infrarouges à transformée de Fourier (FTIR). Dans un spectromètre IR dispersif, un faisceau de rayonnement infrarouge produit par un fil chaud est divisé en deux faisceaux parallèles d'intensité égale à l'aide de miroirs. Un faisceau traverse l'échantillon, tandis qu'un autre est un faisceau de référence. Les faisceaux se déplacent ensuite à travers le monochromateur, qui sépare les rayonnements en un spectre continu de différentes fréquences. Le monochromateur se compose d'un hacheur de faisceau à rotation rapide qui alterne les faisceaux d'échantillon et de référence avant qu'ils n'atteignent un réseau de diffraction. Ensuite, le rayonnement passe à travers le détecteur à thermocouple qui mesure le rapport entre les intensités des deux faisceaux. Le signal du détecteur est amplifié, et le spectre résultant est tracé à l'aide de l'enregistreur. Les spectromètres IR dispersifs enregistrent le spectre dans le domaine fréquentiel, ce qui signifie que le spectre est capturé lorsque la fréquence du rayonnement change avec la rotation du réseau de diffraction.

Dans un spectromètre FTIR, le rayonnement produit par la source passe à travers un séparateur de faisceau. Un séparateur de faisceau est un miroir placé à un angle de 45° par rapport au rayonnement entrant et qui sépare le faisceau en rayonnements déviés et non déviés. Ces rayonnements sont ensuite réfléchis par des miroirs fixes et mobiles. Il est important de noter que le mouvement des deux miroirs modifie la longueur du trajet des faisceaux et que le rayonnement réfléchi par les miroirs est combiné dans le séparateur de faisceau. Ainsi, le faisceau combiné produit contient à la fois des motifs d'interférence constructifs et destructeurs en raison des différences de longueur de trajet des rayonnements.

• L'interférence constructive se produit lorsque les pics de deux ondes s'alignent, ce qui entraîne une augmentation de l'amplitude de l'onde combinée.
• L'interférence destructive se produit lorsque le pic d'une onde s'aligne avec le creux d'une autre, s'annulant mutuellement et entraînant une amplitude réduite.

Le faisceau combiné résultant, appelé interférogramme, passe à travers le détecteur. Le détecteur détecte l'interférogramme modifié par l'échantillon, et le processus FT sépare la fréquence d'absorption individuelle de l'interférogramme.

Les spectromètres FTIR sont préférés aux spectromètres IR dispersifs en raison de leur fonctionnement plus rapide et de leur plus grande sensibilité.