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IR-Gerätetechnik

Fourier-Transform-IR-Spektroskopie

In der IR-Spektroskopie haben Fourier-Transform-IR-Spektrometer die Zweistrahlgeräte aufgrund vieler Vorteile in weiten Bereichen abgelöst. Das Herzstück eines FT-IR-Spektrometers ist ein Interferometer. Das bekannteste und am häufigsten genutzte ist das Michelson-Interferometer.

Vorteile der FT-IR-Spektroskopie

Die Strahlung trifft auf einen Strahlteiler bzw. Beamsplitter (halbdurchlässiger Spiegel) und wird in zwei gleich intensive Strahlen aufgespalten. Ein Teil der Strahlung trifft auf einen unbeweglichen Spiegel, der andere Teil auf einen beweglichen. Diese Strahlen werden an den Spiegeln wieder reflektiert, treffen auf den Strahlteiler und von dort auf den Detektor. Ist der Abstand beider Spiegel vom Strahlteiler gleich groß, dann verstärken sich beide Strahlen maximal, es tritt konstruktive Interferenz auf. Wird der bewegliche Spiegel verschoben, so wird zwischen beiden Strahlen ein Gangunterschied erzeugt, der destruktive Interferenz hervorruft. Eine maximale Auslöschung wird dann erreicht, wenn der Spiegel um λ / 4 (λ ... Wellenlänge der auftreffenden Strahlung) verschoben wird (entspricht einer Weglängendifferenz von λ / 2 , da der Strahl die Strecke vom beweglichen Spiegel zum Strahlteiler zweimal passiert). Die Bewegung des Spiegels erfolgt kontinuierlich mit einer Spiegelgeschwindigkeit, die in mm/s angegeben wird. Der Detektor registriert die in Abhängigkeit von der optischen Weglängendifferenz unterschiedlich interferierende Strahlung. Das resultierende Interferogramm liegt in der Zeitdomäne vor und wird durch Fouriertransformation in die Frequenzdomäne und damit in ein Spektrum umgewandelt. (Vertiefendes zur reellen Fouriersynthese)

Abb.1
Michelson-Interferometer

konstruktive Interferenz

destruktive Interferenz

Abb.2
Animation zum Michelson-Interferometer

FT-IR-Spektrometer werden heute vielfach als Einstrahlgeräte angeboten, so dass Untergrundspektrum (Background) und Probenspektrum nacheinander aufgenommen werden müssen.

Abb.3
FT-IR-Spektrometer

Blick in das Innere eines FT-IR-Spektrometers (Nicolet 210)

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