13.4 : Spettrometri IR

Esistono due principali spettrofotometri a infrarossi (o IR): gli spettrometri IR dispersivi e gli spettrometri a infrarossi a trasformata di Fourier (FTIR). In uno spettrometro IR dispersivo, un raggio di radiazione infrarossa prodotto da un filo caldo viene diviso in due raggi paralleli di uguale intensità tramite degli specchi. Un raggio attraversa il campione, mentre un altro è un raggio di riferimento. I raggi si muovono quindi attraverso il monocromatore, che separa le radiazioni in uno spettro continuo di diverse frequenze. Il monocromatore è formato da un chopper di raggio a rapida rotazione, che alterna i raggi campione e di riferimento, prima che raggiungano un reticolo di diffrazione. Successivamente, la radiazione passa attraverso il rilevatore di termocoppia, che misura il rapporto tra le intensità dei due raggi. Il segnale dal rilevatore viene amplificato, e lo spettro risultante viene disegnato tramite il registratore. 

Gli spettrometri IR dispersivi registrano lo spettro nel dominio della frequenza, questo significa che lo spettro viene catturato mentre la frequenza della radiazione cambia con la rotazione del reticolo di diffrazione. In uno spettrometro FTIR, la radiazione prodotta dalla sorgente viene fatta passare attraverso un divisore di raggio. Un divisore di raggio è uno specchio posizionato a un angolo di 45° rispetto alla radiazione in arrivo, separa il raggio in radiazioni deviate e non deviate. Queste radiazioni vengono poi lasciate cadere su degli specchi sia fissi che mobili. È importante notare che il movimento dei due specchi modifica la lunghezza del percorso dei raggi e che la radiazione riflessa dagli specchi viene combinata nel divisore di raggio. Pertanto, il raggio combinato prodotto contiene sia modelli di interferenza costruttivi che distruttivi, dovuti alle differenze nella lunghezza del percorso delle radiazioni.

• L'interferenza costruttiva si verifica quando i picchi di due onde si allineano, portando a un aumento dell'ampiezza dell'onda combinata.
• L'interferenza distruttiva si verifica quando il picco di un'onda si allinea con il solco di un'altra, annullandosi a vicenda e determinando una riduzione dell'ampiezza.

Il raggio combinato risultante, chiamato interferogramma, viene fatto passare attraverso il rilevatore. Il rilevatore registra l'interferogramma modificato dal campione e il processo FT separa la frequenza di assorbimento individuale dall'interferogramma. 

Gli spettrometri FTIR sono preferiti a quelli IR dispersivi per via del loro funzionamento più rapido e della loro maggiore sensibilità.