Инфракрасные спектрометры обычно подразделяются на оптические системы, системы управления и системы обработки сигналов и данных.

Оптическая система

Оптическая система инфракрасного спектрометра состоит в основном из трех частей: источника света, спектральной системы, детектора, а также диафрагмы, зеркал и других компонентов.

1. Инфракрасные источники света

Инфракрасные источники света могут по мере необходимости обеспечивать непрерывный инфракрасный свет в определенном диапазоне длин волн, как правило, инфракрасный диапазон требуемой длины волны от 2,5 до 25 мкм, ближнее инфракрасное излучение требует диапазона длины волны от 0,8 до 2,5 мкм. Ранние источники инфракрасного света использовали лампы Nernst Glower, а теперь в основном используют стабильный кремниевый углеродный стержень (Globar) в качестве источника среднего инфракрасного света. Источники ближнего инфракрасного света обычно используют вольфрамовые лампы, которые могут покрывать от 0,8 до 2,5 мкм.

2. Светораспределительные системы

Система спектроскопии лежит в основе инфракрасного спектрометра, и мы знаем, что Ньютон использовал призму, чтобы разделить солнечный свет на радужные полосы красного, оранжевого, желтого, зеленого и индиго. Ранние инфракрасные приборы использовали призму для спектроскопии и теперь в основном вымерли, и большинство людей никогда не видели этого. Сзади используется растровая спектроскопия, отражающая решетка для разделения света по длине волны, в настоящее время используется относительно мало, как правило, в определенных областях можно увидеть растровые инфракрасные приборы. Эти два типа спектрометров называются дисперсионными инфракрасными спектрометрами.

Инфракрасный спектрометр, который мы обычно называем инфракрасным спектрометром преобразования Фурье (FTIR), имеет преимущества быстрого сканирования, высокого отношения сигнала и шума и более высокого разрешения по сравнению с дисперсионным инфракрасным спектрометром и в настоящее время является основным инфракрасным спектрометром. Его ядром является интерферометр Майклсона, состоящий из фиксированного зеркала, движущегося зеркала и лучевого распределителя, который генерирует интерферометрические световые сигналы. Разделитель пучка представляет собой полупрозрачный полуобратный инфракрасный оптический материал, который делит свет на две части. Расстояние движения движущегося зеркала определяет разрешение, а скорость движения определяет скорость отбора проб.

3. Детекторы

Детекторы используются для приема инфракрасных сигналов, которые могут быть преобразованы в электрические сигналы. Распространенными типами являются детекторы теплового разряда (DTGS), которые работают при комнатной температуре и отвечают обычным испытаниям. Есть также высокочувствительные детекторы теллур - кадмия ртути (MCT), которые требуют охлаждения жидким азотом (77K) для обнаружения слабых сигналов. Вышеуказанные детекторы являются общими детекторами в средней инфракрасной области спектра, а в ближней инфракрасной области спектра обычно используются электроохлаждаемые детекторы индия галлия арсения.

Вышеуказанные три части являются источником света, который генерирует инфракрасный свет, входит в спектральную систему модулируется, а затем входит в детектор. При практическом использовании нам нужно регулировать интенсивность света, обычно увеличивая диафрагму между источником света и спектральной системой.

система управления

Системы управления в основном управляют питанием источника света и размером диафрагмы, скоростью сканирования и приемом сигналов детектора с помощью электронных систем, таких как инфракрасный спектрометр Фурье, который мы можем контролировать скорость работы интерферометра и регулировать размер диафрагмы с помощью программного обеспечения. Кроме того, некоторые приборы имеют более богатую конфигурацию, например, с несколькими детекторами или источниками света, и мы можем автоматически переключаться через систему управления.

Система обработки данных

Система обработки данных преобразует сигналы, полученные детектором, в окончательные инфракрасные спектральные карты, включая блок обработки сигналов, компьютер и программное обеспечение. Сигнал, полученный детектором, усиливается - фильтруется - оцифровывается через блок обработки сигналов. Первоначальным цифровым сигналом инфракрасного спектрометра преобразования Фурье является интерферометрическая карта, которая будет преобразована в одноканальную спектральную карту. Благодаря программной обработке мы получаем инфракрасные спектры, такие как поглощение, прохождение и отражение, которые нам нужны.