สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม
สเปกโทรส โกปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ ฟอร์ม ( FTIR ) [ 1 ]เป็นเทคนิคที่ใช้ในการหาค่าสเปกตรัมอินฟราเรด ของการดูดกลืนหรือการปล่อยของวัสดุที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ เครื่องสเปกโทรเมตร FTIR จะรวบรวมข้อมูลสเปกตรัมที่มีความละเอียดสูงในช่วงสเปกตรัมที่กว้าง ตั้งแต่บริเวณอินฟราเรดใกล้ไปจนถึงอินฟราเรดไกล ซึ่งถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือเครื่องสเปกโทรเมตรแบบกระจายแสงซึ่งวัดความเข้มในช่วงความยาวคลื่น ที่แคบ ในแต่ละครั้ง
คำว่าสเปกโทรสโกปี อินฟราเรดแบบฟู ริเยร์ทรานส์ฟอร์มมีที่มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าการแปลงฟูริเยร์ (กระบวนการทางคณิตศาสตร์) จำเป็นสำหรับการแปลงข้อมูลดิบให้เป็นสเปกตรัมจริง
บทนำเชิงแนวคิด
เทคนิค สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสง (เช่น FTIR, สเปกโทรสโกปีอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิล ("UV-vis") ) วัดปริมาณแสงที่ตัวอย่างดูดซับในแต่ละความยาวคลื่น[ 2 ]วิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการทำเช่นนี้คือเทคนิค "สเปกโทรสโกปีแบบกระจายแสง" โดยการฉาย ลำแสง โมโนโครมาติกไปที่ตัวอย่าง วัดปริมาณแสงที่ถูกดูดซับ และทำซ้ำสำหรับแต่ละความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน เทคนิคสเปกโทรสโกปีแบบกระจายแสงนี้ถูกใช้โดยเครื่องสเปกโทรเมตร UV-vis บางเครื่อง เพื่อทำการวัด
สเปกโตรสโคปีแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มเป็นวิธีที่เข้าใจยากกว่าในการได้ข้อมูลเดียวกัน แทนที่จะฉาย ลำแสง โมโนโครมาติก (ลำแสงที่ประกอบด้วยความยาวคลื่นเดียว) ไปที่ตัวอย่าง เทคนิคนี้จะฉายลำแสงที่มีความถี่แสงหลายความถี่พร้อมกันและวัดว่าตัวอย่างดูดซับลำแสงนั้นไปมากน้อยเพียงใด จากนั้น ลำแสงจะถูกปรับเปลี่ยนให้มีส่วนผสมของความถี่ที่แตกต่างกัน ทำให้ได้จุดข้อมูลที่สอง กระบวนการนี้จะถูกทำซ้ำอย่างรวดเร็วหลายครั้งในช่วงเวลาสั้นๆ หลังจากนั้น คอมพิวเตอร์จะนำข้อมูลทั้งหมดนี้มาประมวลผลย้อนกลับเพื่ออนุมานว่าการดูดซับที่ความยาวคลื่นแต่ละค่าเป็นอย่างไร[ 2 ]
ลำแสงที่อธิบายไว้ข้างต้นถูกสร้างขึ้นโดยเริ่มจากแหล่งกำเนิดแสงบรอดแบนด์ ซึ่งประกอบด้วยสเปกตรัมความยาวคลื่นทั้งหมดที่จะวัด แสงส่องเข้าไปในอินเตอร์เฟอโรเมตรแบบมิเชลสันซึ่งเป็นการจัดเรียงกระจกแบบหนึ่ง โดยมีกระจกบานหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยมอเตอร์ ขณะที่กระจกนี้เคลื่อนที่ ความยาวคลื่นแต่ละความยาวในลำแสงจะถูกปิดกั้น ส่งผ่าน ปิดกั้น ส่งผ่าน เป็นระยะๆ โดยอินเตอร์เฟอโรเมตร เนื่องจากการแทรกสอดของคลื่นความยาวคลื่นที่แตกต่างกันจะถูกปรับเปลี่ยนในอัตราที่แตกต่างกัน ดังนั้นในแต่ละช่วงเวลาหรือตำแหน่งของกระจก ลำแสงที่ออกมาจากอินเตอร์เฟอโรเมตรจะมีสเปกตรัมที่แตกต่างกัน[ 2 ]
ดังที่กล่าวไว้ การประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องใช้ในการเปลี่ยนข้อมูลดิบ (การดูดซับแสงสำหรับตำแหน่งกระจกแต่ละตำแหน่ง) ให้เป็นผลลัพธ์ที่ต้องการ (การดูดซับแสงสำหรับแต่ละความยาวคลื่น) [ 2 ]การประมวลผลที่จำเป็นนั้นกลายเป็นอัลกอริทึมทั่วไปที่เรียกว่าการแปลงฟูริเยร์การแปลงฟูริเยร์จะแปลงโดเมนหนึ่ง (ในกรณีนี้คือการกระจัดของกระจกในหน่วยเซนติเมตร) ไปเป็นโดเมนผกผัน (เลขคลื่นในหน่วยเซนติเมตร−1 ) ข้อมูลดิบเรียกว่า "อินเตอร์เฟอโรแกรม"
ประวัติศาสตร์
เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ราคาประหยัดเครื่องแรกที่สามารถบันทึกสเปกตรัมอินฟราเรด ได้ คือPerkin-Elmer Infracord ที่ผลิตในปี 1957 [ 3 ]เครื่องมือนี้ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 2.5 μm ถึง 15 μm ( ช่วง เลขคลื่น 4,000 cm −1ถึง 660 cm −1 ) ขีดจำกัดความยาวคลื่นล่างถูกเลือกเพื่อให้ครอบคลุมความถี่การสั่นสะเทือนสูงสุดที่ทราบเนื่องจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุล พื้นฐาน ขีดจำกัดบนถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบการกระจายแสงเป็นปริซึมที่ทำจากผลึกเดี่ยวของเกลือหิน ( โซเดียมคลอไรด์ ) ซึ่งจะทึบแสงที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าประมาณ 15 μm; บริเวณสเปกตรัมนี้จึงเป็นที่รู้จักในชื่อบริเวณเกลือหิน เครื่องมือรุ่นต่อมาใช้ ปริซึม โพแทสเซียมโบรไมด์เพื่อขยายช่วงเป็น 25 μm (400 cm −1 ) และซีเซียมไอโอไดด์ 50 μm (200 cm −1 ) บริเวณที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 50 ไมโครเมตร (200 cm⁻¹ ) เป็นที่รู้จักกันใน ชื่อย่านอินฟราเรดไกล ซึ่งที่ความยาวคลื่นยาวมาก ๆ จะรวมเข้ากับ ย่าน ไมโครเวฟการวัดในย่านอินฟราเรดไกลจำเป็นต้องมีการพัฒนาตะแกรงเลี้ยวเบน ที่มีความแม่นยำสูง เพื่อใช้แทนปริซึมเป็นองค์ประกอบในการกระจายแสง เนื่องจากผลึกเกลือทึบแสงในย่านนี้ จำเป็นต้องใช้เครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงกว่าโบโลมิเตอร์เนื่องจากพลังงานของรังสีต่ำ หนึ่งในนั้นคือเครื่องตรวจจับโกเลย์ปัญหาเพิ่มเติมคือความจำเป็นในการแยกไอน้ำ ในบรรยากาศออกไป เนื่องจากไอน้ำมีสเปกตรัมการหมุน บริสุทธิ์ที่เข้มข้น ในย่านนี้ เครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์อินฟราเรดไกลนั้นเทอะทะ ช้า และมีราคาแพง ข้อดีของอินเตอร์เฟอโรเมตรีของมิเชลสันเป็นที่รู้จักกันดี แต่ต้องเอาชนะความยากลำบากทางเทคนิคมากมายก่อนที่จะสามารถสร้างเครื่องมือเชิงพาณิชย์ได้ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำการแปลงฟูริเยร์ที่ต้องการ และสิ่งนี้ก็เป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีการพัฒนามินิคอมพิวเตอร์เช่นPDP-8ซึ่งวางจำหน่ายในปี 1965 Digilab เป็นผู้บุกเบิกเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ FTIR เชิงพาณิชย์เครื่องแรกของโลก (รุ่น FTS-14) ในปี 1969 [ 1 ]ปัจจุบัน FTIR ของ Digilab เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มผลิตภัณฑ์โมเลกุลของ Agilent Technologies หลังจากที่ Agilent เข้าซื้อกิจการด้านสเปกโทรสโกปีจาก Varian [ 4 ] [ 5 ]
เครื่องวัดการแทรกสอดของมิเชลสัน
ในเครื่องวัดการแทรกสอดแบบมิเชลสันที่ดัดแปลงสำหรับ FTIR แสงจากแหล่งกำเนิดอินฟราเรดแบบหลายสี ซึ่งโดยประมาณคือ ตัวแผ่รังสี แบบวัตถุดำจะถูกปรับให้เป็นลำแสงขนานและส่งไปยังตัวแยกแสงโดยในอุดมคติแล้ว 50% ของแสงจะหักเหไปยังกระจกคงที่ และ 50% จะส่งผ่านไปยังกระจกที่เคลื่อนที่ แสงจะสะท้อนจากกระจกทั้งสองกลับไปยังตัวแยกแสง และส่วนหนึ่งของแสงดั้งเดิมจะผ่านเข้าไปในช่องใส่ตัวอย่าง ที่นั่น แสงจะถูกโฟกัสไปที่ตัวอย่าง เมื่อออกจากช่องใส่ตัวอย่าง แสงจะถูกโฟกัสอีกครั้งไปยังตัวตรวจจับ ความแตกต่างของความยาวเส้นทางแสงระหว่างแขนทั้งสองข้างของเครื่องวัดการแทรกสอดเรียกว่าการหน่วงหรือความแตกต่างของเส้นทางแสง (OPD) จะได้ภาพการแทรกสอดโดยการเปลี่ยนแปลง OPD และบันทึกสัญญาณจากตัวตรวจจับสำหรับค่าOPD ต่างๆ รูปแบบของภาพการแทรกสอดเมื่อไม่มีตัวอย่างจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแหล่งกำเนิดแสงและประสิทธิภาพของตัวแยกแสงตามความยาวคลื่น ส่งผลให้ค่าสูงสุดอยู่ที่ OPD เป็นศูนย์ เมื่อมีการแทรกสอดแบบเสริมกันที่ความยาวคลื่นทั้งหมด ตามด้วยชุดของ "การแกว่ง" ตำแหน่งของ OPD เป็นศูนย์จะถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยการหาจุดที่มีความเข้มสูงสุดในอินเตอร์เฟอโรแกรม เมื่อมีตัวอย่างอยู่ อินเตอร์เฟอโรแกรมพื้นหลังจะถูกปรับเปลี่ยนโดยการมีอยู่ของแถบการดูดกลืนในตัวอย่าง[ 2 ]
เครื่องสเปกโทรเมตรเชิงพาณิชย์ใช้เครื่องวัดการแทรกสอดแบบมิเชลสัน (Michelson interferometer) ที่มีกลไกการสแกนหลากหลายรูปแบบเพื่อสร้างความแตกต่างของเส้นทาง สิ่งที่เหมือนกันในทุกระบบคือความจำเป็นที่จะต้องแน่ใจว่าลำแสงทั้งสองรวมกันอย่างแม่นยำในขณะที่ระบบทำการสแกน ระบบที่ง่ายที่สุดมีกระจกเงาราบที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงเพื่อเปลี่ยนเส้นทางของลำแสงหนึ่ง ในระบบนี้ กระจกเงาที่เคลื่อนที่ต้องไม่เอียงหรือสั่นคลอน เพราะจะส่งผลต่อการทับซ้อนกันของลำแสงเมื่อรวมกัน บางระบบมีกลไกชดเชยที่ปรับทิศทางของกระจกเงาบานหนึ่งโดยอัตโนมัติเพื่อรักษาการจัดแนว ระบบที่หลีกเลี่ยงปัญหานี้ได้แก่ การใช้ตัวสะท้อนมุมทรงลูกบาศก์แทนกระจกเงาราบ เนื่องจากตัวสะท้อนมุมทรงลูกบาศก์มีคุณสมบัติในการสะท้อนลำแสงตกกระทบใดๆ ในทิศทางขนานโดยไม่คำนึงถึงทิศทาง
ระบบที่สร้างความแตกต่างของระยะทางด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนนั้นประสบความสำเร็จอย่างมาก ระบบที่ใช้กันทั่วไประบบหนึ่งคือการใช้กระจกคู่ขนานในลำแสงเดียว ซึ่งสามารถหมุนเพื่อเปลี่ยนระยะทางได้โดยไม่ทำให้ลำแสงที่สะท้อนกลับมาเคลื่อนที่ อีกระบบหนึ่งคือการออกแบบแบบลูกตุ้มคู่ ซึ่งระยะทางในแขนข้างหนึ่งของอินเตอร์เฟอโรเมตรจะเพิ่มขึ้นในขณะที่ระยะทางในอีกแขนหนึ่งลดลง
อีกแนวทางหนึ่งที่แตกต่างออกไปคือการสอดแทรกวัสดุโปร่งแสงอินฟราเรด เช่นKBrเข้าไปในลำแสงหนึ่ง การเพิ่มความหนาของ KBr ในลำแสงจะเพิ่มระยะทางเดินแสงเนื่องจากดัชนีหักเหสูงกว่าของอากาศ ข้อจำกัดอย่างหนึ่งของแนวทางนี้คือการเปลี่ยนแปลงของดัชนีหักเหในช่วงความยาวคลื่นจะจำกัดความแม่นยำของการสอบเทียบความยาวคลื่น
การวัดและการประมวลผลอินเตอร์เฟอโรแกรม
ต้องวัดค่าอินเตอร์เฟอโรแกรมจากค่าความต่างเส้นทางเป็นศูนย์ไปจนถึงความยาวสูงสุด ซึ่งขึ้นอยู่กับความละเอียดที่ต้องการ ในทางปฏิบัติ การสแกนอาจอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของศูนย์ ทำให้ได้อินเตอร์เฟอโรแกรมแบบสองด้าน ข้อจำกัดด้านการออกแบบทางกลอาจหมายความว่า สำหรับความละเอียดสูงสุด การสแกนจะทำงานไปจนถึงค่า OPD สูงสุดเพียงด้านเดียวของศูนย์เท่านั้น
อินเตอร์เฟอโรแกรมจะถูกแปลงเป็นสเปกตรัมโดยการแปลงฟูริเยร์ ซึ่งจำเป็นต้องจัดเก็บในรูปแบบดิจิทัลเป็นชุดค่าในช่วงเวลาเท่ากันของความแตกต่างของเส้นทางระหว่างลำแสงทั้งสอง เพื่อวัดความแตกต่างของเส้นทาง ลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านอินเตอร์เฟอโรเมตร ทำให้เกิดสัญญาณไซน์ โดยที่ระยะห่างระหว่างค่าสูงสุดที่ต่อเนื่องกันจะเท่ากับความยาวคลื่นของเลเซอร์ (โดยทั่วไป จะใช้ เลเซอร์ HeNe 633 นาโนเมตร) ซึ่งสามารถกระตุ้นตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลเพื่อวัดสัญญาณ IR ทุกครั้งที่สัญญาณเลเซอร์ผ่านจุดศูนย์ หรืออีกทางหนึ่ง สัญญาณเลเซอร์และสัญญาณ IR สามารถวัดพร้อมกันในช่วงเวลาที่สั้นกว่า โดยสัญญาณ IR ที่จุดที่สอดคล้องกับจุดตัดศูนย์ของสัญญาณเลเซอร์จะถูกกำหนดโดยการประมาณค่าในช่วง[ 6 ]วิธีนี้ช่วยให้สามารถใช้ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลที่มีความแม่นยำและเที่ยงตรงกว่าตัวแปลงที่สามารถกระตุ้นได้ ส่งผลให้มีสัญญาณรบกวนน้อยลง
ผลลัพธ์ของการแปลงฟูริเยร์คือสเปกตรัมของสัญญาณที่ความยาวคลื่นต่างๆ ช่วงความยาวคลื่นที่สามารถใช้ในการคำนวณนั้นถูกจำกัดโดยระยะห่างระหว่างจุดข้อมูลในอินเตอร์เฟอโรแกรม ความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดที่สามารถระบุได้คือสองเท่าของระยะห่างระหว่างจุดข้อมูลเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น โดยมีจุดหนึ่งจุดต่อความยาวคลื่นของเลเซอร์อ้างอิง HeNe ที่0.633 ไมโครเมตร (15 800 cm −1 ) ความยาวคลื่นที่สั้นที่สุดจะเป็น1.266 ไมโครเมตร (( 7900 cm⁻¹ ). เนื่องจากการเกิดเอเลียสซิ่งพลังงานใดๆ ที่ความยาวคลื่นสั้นกว่าจะถูกตีความว่ามาจากความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ดังนั้นจึงต้องลดให้น้อยที่สุดด้วยวิธีการทางแสงหรือทางอิเล็กทรอนิกส์ ความละเอียดของสเปกตรัม กล่าวคือ ระยะห่างระหว่างความยาวคลื่นที่สามารถแยกแยะได้ จะถูกกำหนดโดยค่า OPD สูงสุด ความยาวคลื่นที่ใช้ในการคำนวณการแปลงฟูริเยร์นั้นมีจำนวนความยาวคลื่นที่แน่นอนพอดีกับความยาวของอินเตอร์เฟอโรแกรมตั้งแต่ศูนย์ถึงค่า OPD สูงสุด เนื่องจากทำให้การมีส่วนร่วมของความยาวคลื่นเหล่านั้นตั้งฉากกัน ส่งผลให้ได้สเปกตรัมที่มีจุดแยกจากกันด้วยช่วงความถี่ที่เท่ากัน
สำหรับความแตกต่างของเส้นทางสูงสุดdความยาวคลื่นที่อยู่ติดกันλ และλ จะมีnและ(n+1)รอบ ตามลำดับ ในอินเตอร์เฟอโรแกรม ความถี่ที่สอดคล้องกันคือ ν และ ν :
d = nλ และ d = (n+1)λ λ = d/n และ λ =d/(n+1) ν = 1/λ และ ν = 1/λ ν = n/d และ ν = (n+1)/d ν − ν = 1/d
ระยะห่างจะเป็นค่าผกผันของค่า OPD สูงสุด ตัวอย่างเช่น ค่า OPD สูงสุด 2 ซม. จะส่งผลให้ระยะห่างเป็น0.5 ซม. ⁻¹นี่คือความละเอียดเชิงสเปกตรัมในแง่ที่ว่าค่า ณ จุดหนึ่งจะไม่ขึ้นอยู่กับค่า ณ จุดที่อยู่ติดกัน เครื่องมือส่วนใหญ่สามารถทำงานได้ที่ความละเอียดต่างกันโดยการเลือก OPD ที่แตกต่างกัน เครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์ทั่วไปมักมีความละเอียดสูงสุดประมาณ 0.5 ซม.0.5 ซม. ⁻¹ในขณะที่เครื่องสเปกโทรเมตรที่สร้างขึ้นมีความละเอียดสูงถึง0.001 cm⁻¹ซึ่งสอดคล้องกับค่า OPD สูงสุดที่ 10 ม. จะต้องระบุจุดในอินเตอร์เฟอโรแกรมที่สอดคล้องกับค่าความแตกต่างของเส้นทางเป็นศูนย์ โดยทั่วไปจะถือว่าจุด นั้น คือจุดที่มีสัญญาณสูงสุด จุดศูนย์กลางที่เรียกว่า centerburst นี้ไม่ได้สมมาตรเสมอไปในสเปกโทรเมตรในโลกแห่งความเป็นจริง ดังนั้นอาจต้องคำนวณการแก้ไขเฟส สัญญาณอินเตอร์เฟอโรแกรมจะลดลงเมื่อความแตกต่างของเส้นทางเพิ่มขึ้น อัตราการลดลงจะแปรผกผันกับความกว้างของลักษณะในสเปกตรัม หากค่า OPD ไม่มากพอที่จะทำให้สัญญาณอินเตอร์เฟอโรแกรมลดลงจนถึงระดับที่น้อยมาก จะมีการแกว่งหรือไซด์โลบที่ไม่พึงประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับลักษณะในสเปกตรัมที่ได้ เพื่อลดไซด์โลบเหล่านี้ โดยปกติแล้วอินเตอร์เฟอโรแกรมจะถูกคูณด้วยฟังก์ชันที่เข้าใกล้ศูนย์ที่ค่า OPD สูงสุด กระบวนการที่เรียกว่าapodization นี้ จะลดแอมพลิจูดของไซด์โลบและระดับเสียงรบกวนลง แต่ก็แลกมาด้วยการลดความละเอียดลงบ้าง
สำหรับการคำนวณอย่างรวดเร็วจำนวนจุดในอินเตอร์เฟอโรแกรมต้องเท่ากับกำลังของสอง อาจเพิ่มชุดค่าศูนย์เข้าไปในอินเตอร์เฟอโรแกรมที่วัดได้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์นี้ อาจเพิ่มค่าศูนย์เพิ่มเติมในกระบวนการที่เรียกว่าการเติมศูนย์ (zero filling) เพื่อปรับปรุงลักษณะของสเปกตรัมสุดท้าย แม้ว่าจะไม่มีการปรับปรุงความละเอียดก็ตาม หรืออีกทางเลือกหนึ่ง การประมาณค่าในช่วงหลังจากการแปลงฟูริเยร์ (Fourier transform) ก็ให้ผลลัพธ์ที่คล้ายกัน
ข้อดี
สเปกโตรมิเตอร์ FT มีข้อดีหลักสามประการเมื่อเทียบกับสเปกโตรมิเตอร์แบบสแกน (แบบกระจายแสง) [ 1 ]
- ข้อดีของ มัลติเพล็กซ์หรือข้อดีของเฟลเก็ตต์ (ตั้งชื่อตามปีเตอร์ เฟลเก็ตต์ ) เกิดจากการที่ข้อมูลจากทุกความยาวคลื่นถูกรวบรวมพร้อมกัน ส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน สูงขึ้น สำหรับเวลาสแกนที่กำหนด สำหรับการสังเกตการณ์ที่จำกัดด้วยสัญญาณรบกวนของตัวตรวจจับคงที่ (โดยทั่วไปในย่านสเปกตรัมอินฟราเรดความร้อน ซึ่งโฟโตดีเทคเตอร์ถูกจำกัดด้วยสัญญาณรบกวนจากการสร้างและการรวมตัวใหม่ ) สำหรับสเปกตรัมที่มี องค์ประกอบความละเอียด mการเพิ่มขึ้นนี้จะเท่ากับรากที่สองของmหรืออีกนัยหนึ่งคือ ช่วยให้ใช้เวลาสแกนสั้นลงสำหรับความละเอียดที่กำหนด ในทางปฏิบัติ มักจะมีการเฉลี่ยการสแกนหลายครั้ง ซึ่งจะเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนเป็นรากที่สองของจำนวนการสแกน
- อัตราการส่งผ่านหรือข้อได้เปรียบของ Jacquinot (ตั้งชื่อตามPierre Jacquinot ) เกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าในเครื่องมือแบบกระจายแสงโมโนโครมาเตอร์มีช่องทางเข้าและออกซึ่งจำกัดปริมาณแสงที่ผ่านเข้าไป อัตราการส่งผ่านของอินเตอร์เฟอโรเมตรถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงขนานที่มาจากแหล่งกำเนิดเท่านั้น แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องใช้ช่อง แต่สเปกโทรเมตร FTIR จำเป็นต้องมีช่องเปิดเพื่อจำกัดการบรรจบกันของลำแสงขนานในอินเตอร์เฟอโรเมตร เนื่องจากรังสีบรรจบกันจะถูกปรับเปลี่ยนที่ความถี่ต่างกันเมื่อความแตกต่างของเส้นทางเปลี่ยนแปลง ช่องเปิดดังกล่าวเรียกว่า Jacquinot stop [ 1 ]สำหรับความละเอียดและความยาวคลื่นที่กำหนด ช่องเปิดวงกลมนี้จะยอมให้แสงผ่านได้มากกว่าช่องแคบ ส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูงขึ้น
- ความแม่นยำของความยาวคลื่น หรือข้อได้เปรียบของคอนเนส (ตั้งชื่อตามJanine Connes ) มาตราส่วนความยาวคลื่นได้รับการสอบเทียบโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ทราบค่า ซึ่งผ่านเข้าไปในอินเตอร์เฟอโรเมตร วิธีนี้มีความเสถียรและแม่นยำกว่าเครื่องมือแบบกระจายแสง ซึ่งมาตราส่วนขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่เชิงกลของตะแกรงเลี้ยวเบน ในทางปฏิบัติ ความแม่นยำถูกจำกัดโดยการเบี่ยงเบนของลำแสงในอินเตอร์เฟอโรเมตร ซึ่งขึ้นอยู่กับความละเอียด
ข้อดีเล็กน้อยอีกประการหนึ่งคือความไวต่อแสงรบกวนน้อยลง ซึ่งก็คือรังสีที่มีความยาวคลื่นหนึ่งปรากฏที่ความยาวคลื่นอื่นในสเปกตรัม ในเครื่องมือแบบกระจายแสง ปรากฏการณ์นี้เกิดจากความไม่สมบูรณ์ของตะแกรงเลี้ยวเบนและการสะท้อนโดยบังเอิญ ในเครื่องมือแบบ FT ไม่มีสิ่งที่เทียบเท่าโดยตรง เนื่องจากความยาวคลื่นที่ปรากฏจะถูกกำหนดโดยความถี่การมอดูเลชันในอินเตอร์เฟอโรเมตร
ปณิธาน
อินเตอร์เฟอโรแกรมอยู่ในมิติความยาวการแปลงฟูริเยร์ (FT) จะกลับมิติ ดังนั้น FT ของอินเตอร์เฟอโรแกรมจึงอยู่ในมิติความยาวผกผัน ([L −1 ]) ซึ่งก็คือมิติของเลขคลื่น ความละเอียดเชิงสเปกตรัมในหน่วย cm −1เท่ากับส่วนกลับของ OPD สูงสุดในหน่วย cm ดังนั้นจะได้ความละเอียด 4 cm −1 หาก OPD สูงสุดคือ 0.25 cm ซึ่งเป็นค่าทั่วไปของเครื่องมือ FTIR ราคาถูก ความละเอียดที่สูงขึ้นมากสามารถทำได้โดยการเพิ่ม OPD สูงสุด แต่ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากกระจกที่เคลื่อนที่ต้องเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงที่เกือบสมบูรณ์แบบ การใช้ กระจก ทรงลูกบาศก์มุมแทนกระจกแบนนั้นมีประโยชน์ เนื่องจากรังสีที่ออกจากกระจกทรงลูกบาศก์มุมจะขนานกับรังสีที่เข้ามา โดยไม่คำนึงถึงทิศทางของกระจกเกี่ยวกับแกนที่ตั้งฉากกับแกนของลำแสง
ปัจจุบันมี เครื่องสเปกโทรเมตรที่มีความละเอียด 0.001 cm⁻¹ วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว ข้อได้เปรียบด้านปริมาณงานมีความสำคัญสำหรับ FTIR ที่มี ความละเอียดสูง เนื่องจากโมโนโครมาเตอร์ในเครื่องมือแบบกระจายแสงที่มีความละเอียดเท่ากันจะมีช่องรับและช่องส่งผ่านแสงที่ แคบมาก
ในปี พ.ศ. 2509 Janine Connesวัดอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์โดยบันทึกสเปกตรัมการสั่นและการหมุนของ CO2 ของดาวศุกร์ความละเอียด0.1 cm −1 [ 7 ] Michelsonเองพยายามแยกแถบการปล่อยHα ไฮโดรเจน ในสเปกตรัมของ อะตอม ไฮโดรเจนออกเป็นสององค์ประกอบโดยใช้อินเตอร์เฟอโรเมตรของเขา[ 1 ]หน้า 25
แรงจูงใจ
FTIR เป็นวิธีการวัดสเปกตรัมการดูดกลืนและการปล่อยรังสีอินฟราเรด สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเหตุผลที่ ผู้คนวัดสเปกตรัมการดูดกลืนและการปล่อยรังสีอินฟราเรด เช่น เหตุใดและอย่างไรสารต่างๆ จึงดูดกลืนและปล่อยแสงอินฟราเรด โปรดดูบทความ: สเปกโทรสโกปีอินฟราเรด
ส่วนประกอบ
แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรด
เครื่องสเปกโทรเมตร FTIR ส่วนใหญ่ใช้สำหรับ การวัดในย่านอินฟราเรดกลางและใกล้ สำหรับย่านอินฟราเรดกลาง 2−25 ไมโครเมตร (5,000–400 cm⁻¹ ) แหล่งกำเนิดแสงที่ใช้กันทั่วไปคือ ธาตุ ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)ที่ให้ความร้อนประมาณ1,200 K (930 °C; 1,700 °F) ( Globar ) เอาต์พุตจะคล้ายกับวัตถุดำ สำหรับ ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าในย่านอินฟราเรดใกล้ 1−2.5 ไมโครเมตร (10,000–4,000 cm⁻¹ ) จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีอุณหภูมิสูงกว่า โดยทั่วไปคือหลอดไฟทังสเตน-ฮาโลเจน เอาต์พุตความยาวคลื่นยาวของหลอดเหล่านี้ถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 5 ไมโครเมตร (2,000 cm⁻¹ )เนื่องจากการดูดซับของเปลือกควอตซ์ สำหรับอินฟราเรดไกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความยาวคลื่นเกิน 50 ไมโครเมตร (200 cm⁻¹ )หลอดปล่อยประจุปรอทจะให้เอาต์พุตสูงกว่าแหล่งกำเนิดแสงแบบความร้อน[ 8 ]
เครื่องตรวจจับ
สเปกโทรเมตรอินฟราเรดระยะไกล (Far-IR) มักใช้ตัวตรวจจับแบบไพโรอิเล็กทริกซึ่งตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเมื่อความเข้มของรังสีอินฟราเรดที่ตกกระทบเปลี่ยนแปลงไป องค์ประกอบที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงในตัวตรวจจับเหล่านี้คือ ดิวเทอเรตเต็ดไตรไกลซีนซัลเฟต (DTGS) หรือลิเธียมแทนทาเลต (LiTaO₃ ตัวตรวจจับเหล่านี้ทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมและให้ความไวที่เพียงพอสำหรับการใช้งานทั่วไปส่วนใหญ่ เพื่อให้ได้ความไวที่ดีที่สุด เวลาในการสแกนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ไม่กี่วินาที ตัวตรวจจับแบบโฟโตอิเล็กทริกที่ระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการความไวสูงขึ้นหรือการตอบสนองที่เร็วขึ้น ตัวตรวจจับปรอทแคดเมียมเทลลูไรด์ (MCT) ที่ระบายความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวเป็นที่นิยมใช้มากที่สุดในย่านอินฟราเรดกลาง (Mid-IR) ด้วยตัวตรวจจับเหล่านี้ สามารถวัดอินเตอร์เฟอโรแกรมได้ในเวลาเพียง 10 มิลลิวินาที โฟโตไดโอดอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์แบบไม่ระบายความร้อนหรือ DTGS เป็นตัวเลือกที่ใช้กันทั่วไปในระบบอินฟราเรดระยะใกล้ (Near-IR) โบโลมิเตอร์ซิลิคอนหรือเจอร์มาเนียมที่ระบายความร้อนด้วยฮีเลียมเหลวที่มีความไวสูงมากถูกใช้ในย่านอินฟราเรดระยะไกล ซึ่งทั้งแหล่งกำเนิดแสงและตัวแยกแสงไม่มีประสิทธิภาพ
ตัวแยกแสง
ตัวแยกแสงในอุดมคติควรยอมให้รังสีตกกระทบผ่านได้ 50% และสะท้อนกลับได้ 50% อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวัสดุทุกชนิดมีช่วงการส่งผ่านแสงที่จำกัด จึงอาจใช้ตัวแยกแสงหลายตัวสลับกันไปมาเพื่อให้ครอบคลุมช่วงสเปกตรัมที่กว้างขึ้น
ในเครื่องวัดการแทรกสอดแบบมิเชลสันอย่างง่าย ลำแสงหนึ่งจะผ่านตัวแยกแสงสองครั้ง แต่ลำแสงอีกอันจะผ่านเพียงครั้งเดียว เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงมีการเพิ่มแผ่นชดเชยที่มีความหนาเท่ากันเข้าไป
สำหรับช่วงอินฟราเรดกลาง ตัวแยกแสงมักทำจาก KBr เคลือบด้วยสารประกอบเจอร์มาเนียมที่ทำให้สะท้อนแสงได้บางส่วน KBr ดูดซับแสงได้ดีที่ความยาวคลื่นเกิน 25 ไมโครเมตร (400 cm⁻¹ ) ดังนั้นบางครั้งจึงใช้CsIหรือKRS-5 เพื่อขยายช่วงความยาวคลื่นให้ถึงประมาณ 50 ไมโครเมตร (200 cm⁻¹ ) ZnSe เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในกรณีที่ไอน้ำอาจเป็นปัญหา แต่มีข้อจำกัดอยู่ที่ประมาณ 20 ไมโครเมตร ( 500 cm⁻¹ )
CaF2 เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในย่านอินฟราเรดใกล้ เนื่องจากมีความแข็งกว่าและไวต่อความชื้นน้อยกว่า KBr แต่ไม่สามารถใช้งานได้เกินประมาณ 8 ไมโครเมตร (1,200 − 1 )
ตัวแยกแสงอินฟราเรดระยะไกลส่วนใหญ่ใช้ฟิล์มโพลีเมอร์เป็นพื้นฐาน และครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นที่จำกัด[ 9 ]
การสะท้อนแสงรวมที่ลดทอนลง
การสะท้อนแสงรวมแบบลดทอน (ATR) เป็นอุปกรณ์เสริมอย่างหนึ่งของเครื่องสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ FTIR สำหรับวัดคุณสมบัติพื้นผิวของตัวอย่างของแข็งหรือฟิล์มบาง แทนที่จะวัดคุณสมบัติโดยรวม โดยทั่วไป ATR มีความลึกในการทะลุทะลวงประมาณ 1 หรือ 2 ไมโครเมตร ขึ้นอยู่กับสภาวะของตัวอย่าง
การแปลงฟูริเยร์
ในทางปฏิบัติ อินเตอร์เฟอโรแกรมประกอบด้วยชุดความเข้มที่วัดได้สำหรับค่า OPD ที่ไม่ต่อเนื่องกัน ความแตกต่างระหว่างค่า OPD ที่ต่อเนื่องกันนั้นคงที่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้การแปลงฟูริเยร์แบบไม่ต่อเนื่องโดยใช้อัลกอริธึมการแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว (FFT)
ช่วงสเปกตรัม
อินฟราเรดระยะไกล
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์ FTIR เครื่องแรกได้รับการพัฒนาสำหรับช่วงอินฟราเรดไกล เหตุผลก็คือความคลาดเคลื่อนทางกลที่จำเป็นสำหรับประสิทธิภาพทางแสงที่ดี ซึ่งสัมพันธ์กับความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ สำหรับความยาวคลื่นที่ค่อนข้างยาวของอินฟราเรดไกล ความคลาดเคลื่อนประมาณ 10 μm ถือว่าเพียงพอ ในขณะที่สำหรับช่วงร็อคซอลต์ ความคลาดเคลื่อนต้องดีกว่า 1 μm เครื่องมือทั่วไปคืออินเตอร์เฟอโรเมตรทรงลูกบาศก์ที่พัฒนาขึ้นที่NPL [ 10 ]และวางจำหน่ายโดยGrubb Parsonsโดยใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ในการขับเคลื่อนกระจกที่เคลื่อนที่ และบันทึกการตอบสนองของตัวตรวจจับหลังจากแต่ละขั้นตอนเสร็จสมบูรณ์
อินฟราเรดช่วงกลาง
ด้วยการถือกำเนิดของไมโครคอมพิวเตอร์ ราคาถูก ทำให้สามารถใช้คอมพิวเตอร์เฉพาะสำหรับควบคุมสเปกโทรเมตร รวบรวมข้อมูล ทำการแปลงฟูริเยร์ และแสดงสเปกตรัมได้ สิ่งนี้เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาสเปกโทรเมตร FTIR สำหรับบริเวณร็อคซอลต์ ปัญหาในการผลิตชิ้นส่วนทางแสงและกลไกที่มีความแม่นยำสูงมากนั้นจำเป็นต้องได้รับการแก้ไข ปัจจุบันมีเครื่องมือหลากหลายประเภทวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ แม้ว่าการออกแบบเครื่องมือจะมีความซับซ้อนมากขึ้น แต่หลักการพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม ในปัจจุบัน กระจกเคลื่อนที่ของอินเตอร์เฟอโรเมตรจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ และการสุ่มตัวอย่างอินเตอร์เฟอโรแกรมจะถูกกระตุ้นโดยการหาจุดตัดศูนย์ในแถบของอินเตอร์เฟอโรเมตรตัวที่สองที่ส่องสว่างด้วยเลเซอร์ฮีเลียม-นีออน ในระบบ FTIR สมัยใหม่ ความเร็วของกระจกคงที่นั้นไม่จำเป็นอย่างเคร่งครัด ตราบใดที่แถบเลเซอร์และอินเตอร์เฟอโรแกรมดั้งเดิมถูกบันทึกพร้อมกันด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างที่สูงขึ้น แล้วทำการประมาณค่าใหม่บนตารางคงที่ ดังที่ เจมส์ ดับเบิลยู. บรอล์ทได้ริเริ่มไว้วิธีนี้ทำให้ได้สเปกตรัมอินฟราเรดที่มีความแม่นยำสูงมากในด้านเลขคลื่น และช่วยหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดในการปรับเทียบ เลขคลื่น
อินฟราเรดใกล้
ย่านอินฟราเรดใกล้ครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นระหว่างย่านร็อคซอลต์และจุดเริ่มต้นของ ย่านแสง ที่มองเห็นได้ที่ประมาณ 750 นาโนเมตร สามารถสังเกตเห็น โอเวอร์โทนของการสั่นสะเทือนพื้นฐานได้ในย่านนี้ โดยส่วนใหญ่ใช้ในงานอุตสาหกรรม เช่นการควบคุมกระบวนการและการถ่ายภาพทางเคมี
แอปพลิเคชัน
FTIR สามารถใช้ได้ในทุกแอปพลิเคชันที่เคยใช้สเปกโตรมิเตอร์แบบกระจายแสงในอดีต (ดูลิงก์ภายนอก) นอกจากนี้ ความไวและความเร็วที่ได้รับการปรับปรุงยังเปิดพื้นที่การใช้งานใหม่ๆ สเปกตรัมสามารถวัดได้ในสถานการณ์ที่พลังงานไปถึงตัวตรวจจับน้อยมาก สเปกโตรสโคปีอินฟราเรดแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มใช้ในธรณีวิทยา [ 11 ] เคมีวัสดุศาสตร์ พฤกษศาสตร์[ 12 ]และชีววิทยา[ 13 ]
การหาปริมาณสารระเหยในวัสดุทางธรณีวิทยา
สเปกโทรสโกปี FTIR มักใช้ในทางธรณีวิทยาเพื่อหาปริมาณสารระเหย H₂O CO₂ แร่ธาตุ แก้ว และผลึกหลอมเหลว[ 14 ]การหาปริมาณความเข้มข้นของสารระเหยเหล่านี้มีความสำคัญ เนื่องจากสารระเหยเหล่านี้มีอิทธิพลต่อสภาวะการกักเก็บแมกมา การตกผลึก การคายก๊าซ และรูปแบบการปะทุ ซึ่งทั้งหมดนี้มีผลต่อคุณสมบัติของแมกมา เช่น ความหนาแน่นและความหนืด[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] ในแก้วซิลิเกตและผลึกหลอมเหลว แถบการดูดกลืนแสงในช่วงอินฟราเรดใกล้และกลางที่เกี่ยวข้องกับ H₂O (ละลายในหลอมเหลวในรูป OH⁻ หรือ H₂O₂ ) [ 17 ]และCO₂ (ละลายในหลอมเหลวรูปCO₃²⁻หรือ[ 18 ] [ ] หาเป็นความเข้มข้นได้โดยใช้กฎของ Beer- Lambertในแร่ธาตุที่โดยทั่วไปแล้วปราศจากน้ำ การตรวจวัดปริมาณ H+ เพียงเล็กน้อยนั้น ช่วยให้เข้าใจถึงการกักเก็บน้ำในเนื้อโลกและกระบวนการทางแมกมาอื่นๆ ได้
นาโนวัสดุและชีวภาพ
FTIR ยังใช้ในการตรวจสอบนาโนวัสดุและโปรตีนต่างๆ ในสภาพแวดล้อมของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไม่ชอบน้ำ การศึกษาแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ FTIR ในการกำหนดขั้วที่ตำแหน่งที่กำหนดตามแนวกระดูกสันหลังของโปรตีนทรานส์เมมเบรนโดยตรง[ 20 ] [ 21 ]คุณสมบัติของพันธะที่เกี่ยวข้องกับนาโนวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์ต่างๆ และการวิเคราะห์เชิงปริมาณสามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของ FTIR [ 22 ] [ 23 ]
กล้องจุลทรรศน์และการถ่ายภาพ
กล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดช่วยให้สามารถสังเกตตัวอย่างและวัดสเปกตรัมจากบริเวณที่มีขนาดเล็กถึง 5 ไมครอนได้ สามารถสร้างภาพได้โดยการรวมกล้องจุลทรรศน์เข้ากับตัวตรวจจับแบบเส้นตรงหรือแบบอาร์เรย์ 2 มิติ ความละเอียดเชิงพื้นที่สามารถเข้าใกล้ 5 ไมครอนได้ด้วย พิกเซลหลายหมื่นพิกเซลภาพจะมีสเปกตรัมสำหรับแต่ละพิกเซลและสามารถดูได้ในรูปแบบแผนที่ที่แสดงความเข้มที่ความยาวคลื่นใดๆ หรือการรวมกันของความยาวคลื่น ซึ่งช่วยให้สามารถมองเห็นการกระจายตัวของสารเคมีชนิดต่างๆ ภายในตัวอย่างได้ เทคนิคนี้ถูกนำไปใช้ในงานทางชีววิทยาต่างๆ รวมถึงการวิเคราะห์ชิ้นส่วนเนื้อเยื่อเพื่อเป็นทางเลือกแทน การตรวจทางพยาธิวิทยาแบบดั้งเดิมการตรวจสอบความสม่ำเสมอของยาเม็ดและการแยกแยะละอองเรณู ที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายกัน [ 24 ]
ระดับนาโนและสเปกโทรสโกปีที่ต่ำกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบน
ความละเอียดเชิงพื้นที่ของ FTIR สามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปต่ำกว่าระดับไมโครเมตรได้โดยการบูรณาการเข้ากับ แพลตฟอร์ม กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอลสแกนแบบใกล้สนามเทคนิคที่เกี่ยวข้องนี้เรียกว่าnano-FTIRและช่วยให้สามารถทำการวิเคราะห์สเปกตรัมแบบบรอดแบนด์บนวัสดุในปริมาณที่น้อยมาก (ไวรัสเดี่ยวและโปรตีนเชิงซ้อน) และมี ความละเอียดเชิงพื้นที่ 10 ถึง 20 นาโนเมตร[ 25 ]
FTIR เป็นตัวตรวจจับในโครมาโทกราฟี
ความเร็วของ FTIR ช่วยให้สามารถได้สเปกตรัมจากสารประกอบต่างๆ ในขณะที่ถูกแยกโดยเครื่องแก๊สโครมาโทกราฟ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้มีการใช้งานน้อยกว่า GC-MS (แก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี) ซึ่งมีความไวมากกว่า วิธี GC-IR มีประโยชน์อย่างยิ่งในการระบุไอโซเมอร์ ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะมีมวลเท่ากัน การแยกส่วนด้วยโครมาโทกราฟีของเหลวทำได้ยากกว่าเนื่องจากมีตัวทำละลายอยู่ ข้อยกเว้นที่สำคัญอย่างหนึ่งคือการวัดการแตกแขนงของโซ่เป็นฟังก์ชันของขนาดโมเลกุลในโพลีเอทิลีนโดยใช้เจลเพอร์มีเอชันโครมาโทกราฟี ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้ตัวทำละลายที่มีคลอรีนซึ่งไม่มีการดูดกลืนแสงในบริเวณที่ต้องการ
TG-IR (การวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก-สเปกโทรเมตรีอินฟราเรด)
การวัดปริมาณก๊าซที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุได้รับความร้อน ช่วยให้สามารถระบุชนิดของก๊าซได้ในเชิงคุณภาพ ซึ่งเป็นการเสริมข้อมูลเชิงปริมาณที่ได้จากการวัดการลดลงของน้ำหนักเพียงอย่างเดียว
การหาปริมาณน้ำในพลาสติกและวัสดุคอมโพสิต
การวิเคราะห์ FTIR ใช้เพื่อกำหนดปริมาณน้ำในชิ้นส่วนพลาสติกและวัสดุผสมที่ค่อนข้างบาง ซึ่งมักใช้ในห้องปฏิบัติการ วิธีการ FTIR ดังกล่าวถูกนำมาใช้กับพลาสติกมานานแล้ว และขยายไปสู่วัสดุผสมในปี 2018 เมื่อวิธีการนี้ได้รับการแนะนำโดย Krauklis, Gagani และ Echtermeyer [ 26 ]วิธีการ FTIR ใช้ค่าสูงสุดของแถบการดูดกลืนแสงที่ประมาณ5200 cm −1ซึ่งสอดคล้องกับปริมาณน้ำที่แท้จริงในวัสดุ
ดูเพิ่มเติม
- การแปลงฟูริเยร์แบบไม่ต่อเนื่อง– ฟังก์ชันในคณิตศาสตร์แบบไม่ต่อเนื่อง – สำหรับคำนวณความเป็นคาบในข้อมูลที่มีระยะห่างเท่ากัน
- การแปลงฟูริเยร์– การแปลงทางคณิตศาสตร์ที่แสดงฟังก์ชันของเวลาเป็นฟังก์ชันของความถี่
- สเปกโทรสโกปีแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม– สเปกโทรสโกปีที่ใช้ข้อมูลในโดเมนเวลาหรือโดเมนพื้นที่หน้าเว็บที่แสดงคำอธิบายสั้น ๆ ของเป้าหมายการเปลี่ยนเส้นทาง
- การวิเคราะห์สเปกตรัมแบบกำลังสองน้อยที่สุด– วิธีการคำนวณความเป็นคาบ – สำหรับการคำนวณความเป็นคาบในข้อมูลที่มีระยะห่างไม่สม่ำเสมอ
ลิงก์ภายนอก
- ภาพถ่ายสเปกโตรมิเตอร์อินฟราคอร์ด
- สเปกโทรสโก ปีอินเตอร์เฟอโรเมตรแบบลูกบาศก์ Grubb-Parsons-NPL ตอนที่ 2 โดย Dudley Williams หน้า 81
- วัสดุอินฟราเรดคุณสมบัติของผลึกเกลือหลายชนิด และลิงก์ที่เป็นประโยชน์
- ตัวอย่างห้องปฏิบัติการ FTIR ของมหาวิทยาลัยเก็บรักษาไว้เมื่อวันที่ 10 มกราคม 2017 ในWayback Machineจากมหาวิทยาลัยบริสตอล