همه چیز درباره طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)

اسپکتروسکوپی مادون قرمزآخرین ویرایش: 1395/08/27

تجهیزات آنالیز دستگاهی_ تجهیزات آنالیتیکال_ طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)

     طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) یک تکنیک برای به دست آوردن طیف مادون قرمز از جذب و یا انتشار یک جامد ، مایع یا گاز ، مورد استفاده قرار می گیرد. یک طیف سنج FTIR به طور همزمان به جمع آوری داده ها با قدرت تفکیک طیفی بالا در بیش از یک محدوده طیفی گسترده می پردازد. این یک مزیت قابل توجه است که طیف سنجی FTIR می تواند بیش از یک طیف سنج پراکنده که شدت اندازه گیری بیش از یک محدوده باریک از طول موج در یک زمان است.
    اصطلاح طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه از این واقعیت است که تبدیل فوریه (یک فرایند ریاضی) برای تبدیل داده های خام به طیف واقعی مورد نیاز است ، سرچشمه می گیرد . برای دیگر کاربردها از این نوع روش  طیف سنجی تبدیل فوریه را مشاهده نمایید.

تئوری طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه

    FTIR روش اندازه گیری جذب مادون قرمز و طیف انتشار است. برای بحث در مورد اینکه چرا افراد جذب مادون قرمز و طیف انتشار را اندازه گیری می کنند، به عنوان مثال چرا و چگونه مواد نور مادون قرمز را جذب و منتشر می کنند به مقاله ی مقاله طیف سنجی مادون قرمز مراجعه نمایید.

اجزای سازنده  طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه

منابع IR
    طیف سنج FTIR عمدتا برای اندازه گیری در اواسط و در نزدیکی مناطق IR استفاده می شود. برای منطقه Mid-IR ، 2-25 میکرومتر (5000-400 cm-1)، رایج ترین منبع یک عنصر کاربید سیلیکون گرم که تا حدود 1200 درجه کلوین گرم شده است. خروجی شبیه به یک جسم سیاه است. طول موج های کوتاه از   nearIR، 1-2.5 میکرومتر (10000-4000 cm-1)، نیاز به یک منبع با درجه حرارت بالاتر دارد ، معمولا یک لامپ تنگستن هالوژن. خروجی با طول موج بلندتر به حدود 5 میکرون (2000 cm-1) محدود شده است که از جذب پاکت کوارتز بدست آمده است. برای Far-IR، به خصوص در طول موج بیش از 50 میکرومتر (200 cm-1) لامپ تخلیه جیوه خروجی بالاتر از یک منبع گرمایی می دهد.

آشکارسازهای طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه

     طیف سنج Mid-IR معمولا آشکارسازهای پیروالکتریک که به تغییرات پاسخ با دما به عنوان متغیر شدت تابش IR وارده بر روی آنهاست، استفاده می نمایند. عناصر حساس در این آشکارسازهای یا تریگلیسین سولفات (DTGS) و یا لیتیم تانتالات دیوتره شده  (LiTaO3) می باشد . این آشکارسازهای در دمای محیط عمل می کنند و حساسیت کافی برای اکثر کاربرد های معمول ارائه می دهند. برای رسیدن به بهترین حساسیت زمان برای اسکن معمولا چند ثانیه می باشد.
    آشکارسازهای فوتوالکتریک سرد شده  برای موقعیت های که نیاز به حساسیت بالاتر و یا پاسخ دهی سریع تر داریم مورد استفاده قرار می گیرد. آشکارسازهای تلورید کادمیوم جیوه (MCT) سرد شده با نیترون مایع  به طور گسترده در Mid-IR استفاده می شود. با این آشکارسازهای تداخلی می توان در کمتر از 10 میلی ثانیه اندازه گیری را انجام داد. فوتودیود ایندیم گالیم آرسنید غیر خنک شده یا DTGS انتخاب معمول در سیستم های مادون قرمز نزدیک می باشد. بلومتر سیلیکون یا ژرمانیم بسیار حساس سرد شده با  هلیم مایع در مادون قرمز دور  که در آن هر دو منابع و  شکاف دهنده های  اشعه ناکارآمد هستند استفاده می شود.

شکاف دهنده های پرتو

تداخل سنج ساده با یک شکاف دهنده ی پرتو و صفحه جبران
     انتقال دهنده های شکاف دهنده های پرتو ایده آل و بازتاب 50 درصدی از تابش را نشان می دهند. با این حال، همانطوری که  هر گونه مواد دارای دامنه انتقال نوری محدودی است ، ممکن است چندین شکاف دهنده های پرتو در سیستم به جای یکدیگر برای پوشش طیفی گسترده استفاده گردد. برای منطقه mid-IR شکاف دهنده های پرتو معمولا از KBr با یک پوشش مبتنی بر ژرمانیم ( که باعث می شود آن را نیم بازتابنده می کند ) ساخته شده است. KBr به شدت در طول موج های بالاتر از 25 میکرون (400 cm-1) جذب می دهد بنابراین سزیم یدید گاهی اوقات در گسترش دامنه حدود 50 میکرومتر استفاده می شود (200 cm-1). ZnSe یک جایگزین است که در آن بخار آب می تواند یک مشکل باشد اما در محدود 20 میکرو متر (500 cm-1) استفاده می گردد. CaF2 ماده ی  معمول برای مادون قرمز نزدیک است، که هم سخت تر است  و هم حساس کمتری به رطوبت نسبت به KBr را دارد اما می تواند بالاتر محدوده ی  8 میکرون  (1200 cm-1) استفاده شود. در یک تداخل سنج مایکلسون ساده یکی از  اشعه دو بار از شکافنده دهنده ی پرتو عبور می کند اما اشعه ی دیگر فقط یک بار عبور می کند. برای حل این مساله یک صفحه جبران اضافی از ضخامت برابر در سیستم گنجانیده شده است. شکاف دهنده های پرتو Far-IR عمدتا براساس فیلمهای پلیمری هستند و دارای پوشش طیف طول موج محدود می باشند.

تبدیل فوریه
     تداخل در عمل شامل مجموعه ای از شدت اندازه گیری برای مقادیر گسسته تاخیر است. تفاوت بین مقایدر تاخیر های پی در پی ثابت است. بنابراین، یک تبدیل فوریه گسسته مورد نیاز است. الگوریتم تبدیل فوریه سریع (FFT : fast Fourier transform) استفاده شده است.

مادون قرمز FTIR دور

     طیف سنج FTIR برای اولین بار به صورت وسیعی برای مادون قرمز دور توسعه داده شده است. دلیل این کار این است که تحمل مکانیکی مورد نیاز برای عملکرد نوری خوب ، که مربوط به طول موج نور است ، استفاده می شود. برای طول موج های نسبتا طولانی از مادون قرمز دور ، حدود 10 میکرومتر کافی هستند ، در حالی که برای سنگ نمک منطقه باید بهتر از 1 میکرون باشد. ابزار معمولی تداخل مکعب در NPL  توسعه یافته است و توسط گراب پارسونز به بازار عرضه شد. این از یک موتور پله ای برای حرکت آینه متحرک استفاده می کنند ، ثبت پاسخ آشکارساز بعد از هر مرحله به پایان می رسد.
مادون قرمز

مادون قرمز FT-IR Mid
     با ظهور ریز رایانه ها ارزان یک کامپیوتر اختصاص داده شده به کنترل طیف سنج، جمع آوری داده ها، انجام تبدیل فوریه و ارائه طیف ، امکان پذیر شد. این یک انگیزه برای توسعه طیف سنج FTIR برای منطقه سنگ - نمک فراهم نمود. مشکلات ساخت قطعات فوق العاده دقیق بالا نوری و مکانیکی در حال حل است. طیف گسترده ای از ابزار در حال حاضر به صورت تجاری موجود است. اگر چه طراحی ابزار پیچیده تر شده است، اصول اساسی همانگونه باقی مانده است. امروزه، آینه در حال حرکت تداخل گر با سرعت ثابت حرکت می کند و نمونه برداری  تداخل گر با یافتن صفر عبور لوله در حاشیه یک تداخل سنج ثانویه روشن توسط یک لیزر هلیوم-نئون صورت می گیرد.
    در سیستم های FTIR مدرن سرعت آینه ثابت به شدت مورد نیاز نیست ، تا زمانی که در حاشیه لیزر و تداخل اصلی به طور همزمان با نرخ نمونه برداری بالاتر ثبت و سپس دوباره درون یابی بر روی یک شبکه ثابت صورت بگیرد ، که در این زمینه جیمز دبلیو براولت از پیشگامان است. این دقت بسیار بالای  را به عدد موج در طیف مادون قرمز حاصل شده اعطا می کند و عدد موج را از اشتباهات کالیبراسیون جلوگیری می کند.

مادون قرمز FTIR نزدیک
منطقه مادون قرمز نزدیک دهانه محدوده طول موج بین منطقه سنگ-نمک است و  شروع از منطقه قابل مشاهده در حدود 750 نانومتر است. لایه های ارتعاشات بنیادی را می توان در این منطقه مشاهده نمود.. این است که عمدتا در جمله کنترل فرایند و کاربردهای صنعتی تصویر برداری شیمیایی استفاده می شود.

کاربرد های طیف سنجی مادون قرمز

کاربرد عمومی دستگاه FT-IR
    FTIR را می توان در تمام کاربرد ها که در آن یک طیف سنج پراکنده در گذشته مورد استفاده قرار می گرفت ، مورد استفاده قرار داد. علاوه بر این، حساسیت و سرعت بهبود یافته زمینه های جدید از کاربرد را برای این طیف سنجی بوجود آورده است.  این نوع طیف سنجی را می توان در شرایطی که انرژی بسیار کمی به آشکارساز می رسد و نرخ اسکن می تواند به 50 طیف در ثانیه برسد ،  به کار بست.

میکروسکوپ و تصویربرداری
     یک میکروسکوپ مادون قرمز اجازه می دهد تا نمونه مشاهده شود و طیف از مناطق به کوچکی 5 میکرون در سراسر نمونه ، اندازه گیری شود. تصاویر را می توان با ترکیب یک میکروسکوپ با آشکارسازهای آرایه خطی و یا دو بعدی تولید شود. قدرت تفکیک فضایی می تواند به 5 میکرون با دهها هزار پیکسل برسد. تصاویر حاوی طیف برای هر پیکسل است و می تواند به عنوان نقشه نشان دادن شدت در هر طول موج یا ترکیبی از طول موج مشاهده شده باشد. این اجازه می دهد تا توزیع گونه های شیمیایی مختلف در نمونه دیده شود. مطالعات رایج عبارتند از آنالیز مقاطع بافتی به عنوان جایگزینی برای هیستوپاتولوژی معمولی و بررسی همگنی قرص های دارویی.
  GC-IR (طیف سنجی مادون قرمز کروماتوگرافی گاز)
    سرعت FTIR اجازه می دهد تا طیف ترکیبات همان طوری که  آنها توسط یک کروماتوگراف گازی جدا شده است ، بدست آید. با این حال این روش در مقایسه با دستگاه GC-MS (گاز کروماتوگرافی اسپکترومتری جرمی) ، حساسیت پایین تری دارد. روش GC-IR به ویژه برای شناسایی ایزومرها، که دارای جرم یکسان هستند ، مفید است. بخش کروماتوگرافی مایع به دلیل حضور حلال ، مشکل تر است. یک استثنای قابل توجه برای اندازه گیری شاخه زنجیره به عنوان تابعی از اندازه مولکولی در پلی اتیلن با استفاده از کروماتوگرافی ژل تراوا ، می باشد.
  TG-IR (طیف سنجی مادون قرمز آنالیز حرارتی).
    اندازه گیری تکامل گاز به عنوان یک ماده گرم اجازه می دهد تا شناسایی کیفی از این گونه برای تکمیل اطلاعات صرفا کمی ارائه شده توسط اندازه گیری از دست دادن وزن می باشد.

انواع محصولات ارائه شده در شرکت ویتا طب کوشا

برای دیدن انواع محصولات FTIR، می توانید به بخش فروشگاهی FTIR، مراجعه کنید
برای اطلاعات بیشتر به صفحه اصلی ویتاطب کوشا مراجعه کنید

توسط : admin | تاریخ : 1395/11/25 | نظرات