FTIR
Bài chi tiết: Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier
Một bức xạ giao thoa từ một phép đo FTIR. Trục ngang là vị trí của gương, và trục thẳng đứng là lượng ánh sáng được phát hiện. Đây là “dữ liệu thô” có thể được chuyển đổi Fourier để có được phổ thực tế.
Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) là một kỹ thuật đo lường cho phép ghi lại quang phổ hồng ngoại. Ánh sáng hồng ngoại được hướng dẫn thông qua một giao thoa kế và sau đó qua mẫu (hoặc ngược lại). Một gương chuyển động bên trong thiết bị làm thay đổi sự phân bố của ánh sáng hồng ngoại đi qua giao thoa kế. Các tín hiệu trực tiếp ghi lại, được gọi là “interferogram”, đại diện cho ánh sáng đầu ra như là một chức năng của vị trí gương. Kỹ thuật xử lý dữ liệu được gọi là biến đổi Fourier biến dữ liệu thô này thành kết quả mong muốn (quang phổ của mẫu): Đầu ra ánh sáng dưới dạng một bước sóng hồng ngoại (hoặc tương đương, mã vùng). Như được mô tả ở trên, phổ của mẫu luôn được so sánh với tham chiếu.
Phương pháp thay thế cho việc thu được phổ là phương pháp “phân tán” hoặc “quét đơn sắc”. Trong cách tiếp cận này, mẫu được chiếu xạ tuần tự với các bước sóng khác nhau. Phương pháp phân tán phổ biến hơn trong quang phổ UV-Vis, nhưng ít thực tế hơn trong phương pháp FTIR. Một lý do mà FTIR được ưa chuộng được gọi là “lợi thế của Fellgett” hoặc “lợi thế multiplex”: Thông tin ở tất cả các tần số được thu thập đồng thời, cải thiện tốc độ và tỷ số tín hiệu-nhiễu. Một số khác được gọi là “Jacquinot’s Throughput Advantage”: Một phép đo phân tán đòi hỏi phải phát hiện ra mức độ ánh sáng thấp hơn nhiều so với phép đo FTIR. Có những ưu điểm khác, cũng như một số nhược điểm, nhưng hầu như tất cả các phổ hồng ngoại hiện đại đều là dụng cụ FTIR.
Dải hấp thụ
Phổ hồng ngoại thường được sử dụng để xác định cấu trúc bởi vì các nhóm chức năng tạo ra các dải đặc trưng cả về cường độ và vị trí (tần số). Các vị trí của các dải này được tóm tắt trong các bảng tương quan như dưới đây.
Wavenumbers được liệt kê trong cm-1.
Quy tắc của Badger
Đối với nhiều loại mẫu, các bài tập được biết đến, nghĩa là biến dạng liên kết (bond) có liên quan đến tần số nào. Trong những trường hợp như vậy có thể thu thập thêm thông tin về sức mạnh của trái phiếu, dựa vào các nguyên tắc thực nghiệm được gọi là Quy tắc của Badger. Ban đầu được xuất bản bởi Richard Badger năm 1934, quy tắc này nói rằng sức mạnh của một trái phiếu tương quan với tần số của chế độ rung của nó. Tức là, tăng sức bền trái phiếu dẫn đến tăng tần số tương ứng và ngược lại.
Sử dụng và ứng dụng
Quang phổ hồng ngoại là một kỹ thuật đơn giản và đáng tin cậy được sử dụng rộng rãi trong cả hóa học hữu cơ và vô cơ, trong nghiên cứu và công nghiệp. Nó được sử dụng trong kiểm soát chất lượng, đo lường năng động và theo dõi các ứng dụng như đo nồng độ CO2 trong nhà kính và phòng tăng trưởng bằng các bộ phân tích khí hồng ngoại.
Nó cũng được sử dụng trong phân tích pháp y trong cả hai vụ án hình sự và hình sự, ví dụ như trong việc xác định sự suy thoái polymer. Nó có thể được sử dụng để xác định hàm lượng cồn trong máu của người lái xe nghi ngờ say rượu.
Quang phổ hồng ngoại đã được sử dụng thành công trong việc phân tích và xác định sắc tố trong các bức tranh và các vật nghệ thuật khác như các bản thảo được chiếu sáng
Một cách hữu ích để phân tích mẫu rắn mà không cần cắt mẫu sử dụng ATR hoặc suy giảm phản xạ tổng số quang phổ. Sử dụng cách tiếp cận này, các mẫu được ép vào mặt của một tinh thể đơn. Các bức xạ hồng ngoại đi qua tinh thể và chỉ tương tác với mẫu tại giao diện giữa hai vật liệu.
Với công nghệ ngày càng tăng trong việc lọc và thao tác các kết quả, các mẫu trong dung dịch có thể được đo chính xác (nước tạo ra độ hấp thụ rộng trong phạm vi quan tâm, và do đó làm cho quang phổ không thể đọc mà không cần điều trị bằng máy tính).
Một số dụng cụ cũng sẽ tự động cho bạn biết chất nào đang được đo lường từ một cửa hàng của hàng ngàn quang phổ tham chiếu được lưu trữ.
Quang phổ hồng ngoại cũng hữu ích trong việc đo mức độ trùng hợp trong sản xuất polyme. Những thay đổi về nhân vật hoặc số lượng của một trái phiếu cụ thể được đánh giá bằng cách đo với một tần số cụ thể theo thời gian. Các công cụ nghiên cứu hiện đại có thể thực hiện các phép đo hồng ngoại trong phạm vi quan tâm thường xuyên như 32 lần một giây. Điều này có thể được thực hiện trong khi đo đồng thời được thực hiện bằng cách sử dụng các kỹ thuật khác. Điều này làm cho các quan sát phản ứng và phản ứng hóa học nhanh hơn và chính xác hơn.
Quang phổ hồng ngoại cũng đã được sử dụng thành công trong lĩnh vực vi điện tử bán dẫn: Ví dụ, quang phổ hồng ngoại có thể được áp dụng cho chất bán dẫn như silicon, gallium arsenide, gallium nitride, kẽm selenide, silicon vô định hình, silic nitride …
Một ứng dụng quan trọng khác của quang phổ hồng ngoại là trong ngành công nghiệp thực phẩm để đo nồng độ các hợp chất khác nhau trong các sản phẩm thực phẩm khác nhau
Các thiết bị hiện nay nhỏ, và có thể được vận chuyển, thậm chí để sử dụng trong các thử nghiệm thực địa.
Phổ hồng ngoại cũng được sử dụng trong các thiết bị phát hiện rò rỉ gas như DP-IR và EyeCGAs. Các thiết bị này phát hiện rò rỉ khí hydrocacbon trong việc vận chuyển khí tự nhiên và dầu thô.
Vào tháng 2 năm 2014, NASA công bố cơ sở dữ liệu được nâng cấp, dựa trên quang phổ IR, để theo dõi hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) trong vũ trụ. Theo các nhà khoa học, hơn 20% lượng carbon trong vũ trụ có thể được liên kết với PAH, các vật liệu ban đầu có thể cho sự hình thành của sự sống. Các PAH dường như đã được hình thành ngay sau Big Bang, phổ biến rộng khắp trong vũ trụ, và liên quan đến những ngôi sao mới và các hành tinh ngoại lai .
Các phát triển gần đây bao gồm một phổ hồng ngoại thu nhỏ kết nối với cơ sở dữ liệu dựa trên đám mây và thích hợp cho việc sử dụng hàng ngày cá nhân, và các chip phổ NIR có thể được nhúng trong điện thoại thông minh và các thiết bị khác nhau.