طیف بینی زیرقرمز-تبدیل فوریه (FT-IR)- مزایا و کاربردهای FT-IR-طیف بینی مولکولی- آنالیوم

طیف بینی مادون قرمز مبتنی بر تبدیل فوریه (طیف بینی زیرقرمز-تبدیل فوریه) که به نام اختصاری FT-IRز(Fourier-transform infrared spectroscopy) معروف است، پرکاربردترین و متداول ترین دستگاه های امروزی هستند. مزایای استفاده از روش تبدیل فوریه آن چنان زیاد و مورد توجه بوده که تقریبا تمامی دستگاه های تجاری طیف بینی زیرقرمز، با انواع تکنیک های آماده سازی نمونه، به صورت FT-IR تولید می شوند.

طیف سنج های تبدیل فوریه بر اساس تداخل سنجی (interferometry) کار می کنند. متداول ترین تداخل سنج که در FT-IR تاکنون به کار رفته است تداخل سنج مایکلسون (Michelson) است. تداخل گرام (Interfrogram)، که همزمان کل محدوده طیفی بدست آمده توسط پردازنده هایی تجریه و تحلیل شده و به طیف IR محاسبه می شود.

تداخل سنج مایکلسون در روش FT-IR

اساس کار تداخل سنج استفاده شده در طیف بینی زیرقرمز-تبدیل فوریه به این گونه است که: نور تابیده شده از منبع توسط یک آینه شکافنده پرتو (beam splitter) به دو باریکه با توان تقریبا یکسان تقسیم می شود. یکی از این پرتوها به یک آینه ثابت و دیگری به یک آینه متحرک برخورد می کند که در حال جابجایی نسبت به آینه شکافنده می باشد. این دو باریکه پس از بازتابش از آینه ها مجددا در محل آینه شکافنده به نحوی با هم ترکیب می شوند که تغییرات شدت باریکه ترکیب شده را می توان به صورت تابعی از تفاوت در طول مسیر دو باریکه اولیه اندازه گیری نمود.

حرکت افقی آینه متحرک باعث می شود تا توان تابشی که به آشکار ساز می رسد به نحوی نوسانات قابل پیش بینی داشته باشد. زمانی که فاصله هر دو آینه ثابت و متحرک از آینه شکافنده برابر باشد، اختلاف مسیر آنها صفر بوده و توان خروجی حداکثر خواهد بود. در حالی که حرکت آینه ثابت به اندازه یک چهارم طول موج باریکه اولیه باعث تداخل تخریبی حداکثر دو باریکه می شود که نتیجه آن توان باریکه خروجی به صفر می رسد. در نتیجه تعیین موقعیت دقیق آینه متحرک یک اصل اساسی در دستگاه های تبدیل فوریه می باشد. برای این منظور از یک لیزر در سیستم تداخل سنج استفاده می شود که قادر است در هر لحظه مکان دقیق آینه را مشخص کند. ثابت بودن سرعت اینه متحرک و زاویه حرکت آن در بدست آوردن طیف های با کیفیت بسیار مهم است.

شکل 1 طرح کلی تداخل سنج مایکلسون را نشان می دهد.

تداخل سنج مایکلسون در طیف بینی زیرقرمز-تبدیل فوریه (FT-IR)

شکل 1 طرح کلی تداخل سنج مایکلسون در روش FT-IR

تکنیک FT-IR به طور قابل ملاحظه ای روش قدیمی طیف بینی IR را تغییر داد و در بسیاری از آزمایشگاه های تحقیقاتی طیف بینی زیرقرمز را تبدیل به یک دستگاه متداول کرد.

به دلیل اندازه گیری همزمان تمامی فرکانس های روش FT-IR روش بسیار سریعی است. هر آنالیزدر چند ثانیه می تواند انجام شود. از آنجایی که این روش عملکرد نوری بالایی دارد سبب کاهش نویز و افزایش سیگنال به نویز می شود و در نتیجه حساسیت افزایش می یابد. تنها قسمت متحرک دستگاه FT-IR آینه ها هستند که عملکرد مکانیکی ساده ای دارند.

مزایا روش FT-IR

هیچ نور سرگردانی وجود ندارد و حذف شکاف های ورودی سبب افزایش سیگنال و دریافت بیشتر انرژی توسط آشکارساز می شود.
نسبت سیگنال به نویز بسیار بیشتر از روش دوپرتوی پاشنده است چون سیگنال گیری با جمع آوری جمع آوری چندین اسکن می تواند افزایش یابد.
طول موج ها با دقت بالا محاسبه می شوند (کمتر از یک cm^-1) و به همین دلیل مقایسه طیف ها آسانتر می شود.
تفکیک (resolution) در طی آنالیز ثابت است.
اندازه گیری های بسیار دقیق و تکرار پذیری بالا