مطياف الأشعة تحت الحمراء
مطياف الأشعة تحت الحمراء هو أداة تستخدم خصائص امتصاص المواد للأشعة تحت الحمراء ذات الأطوال الموجية المختلفة لتحليل التركيب الجزيئي والتركيب الكيميائي. يتكون مطياف الأشعة تحت الحمراء عادة من مصدر للضوء, أحادي اللون, كاشف, ونظام معالجة المعلومات الحاسوبية. وذلك بحسب الأجهزة الطيفية المختلفة, ويمكن تقسيمها إلى نوع التشتت ونوع التداخل. بالنسبة لمقياس الطيف الضوئي للأشعة تحت الحمراء ذو التوازن الصفري البصري المزدوج من نوع التشتت, عندما تمتص العينة ترددًا معينًا من الأشعة تحت الحمراء, مستوى طاقة الاهتزاز للتحولات الجزيئية, ويضعف ضوء التردد المقابل في الحزمة المرسلة, مما أدى إلى مرجع. فرق الشدة بين مسار الضوء والإشعاع المقابل لمسار ضوء العينة, وذلك للحصول على طيف الأشعة تحت الحمراء للعينة المقاسة.
1. نظرية
يمكن تقسيم الجزء تحت الأحمر من الطيف الكهرومغناطيسي إلى ضوء قريب من الأشعة تحت الحمراء, ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة, والأشعة تحت الحمراء البعيدة حسب علاقتها بالطيف المرئي. ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة (عن 400-10 سم⁻¹) مجاور لأفران الميكروويف وله طاقة منخفضة, والتي يمكن استخدامها في التحليل الطيفي الدوراني. ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (تقريبًا 4000-400 سم⁻¹) يمكن استخدامها لدراسة الاهتزازات الأساسية وهياكل الاهتزاز الدوراني المرتبطة بها. طاقة أعلى بالقرب من ضوء الأشعة تحت الحمراء (14000-4000 سم⁻¹) يمكن أن تثير النغمات والاهتزازات التوافقية. يعمل التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء على أساس أن الروابط الكيميائية لها ترددات مختلفة بسبب مستويات الطاقة الاهتزازية. يعتمد تردد الرنين أو الاهتزاز على شكل الأسطح متساوية الجهد الجزيئي, الكتلة الذرية, وفي نهاية المطاف اقتران الاهتزاز المرتبطة بها. لكي تصبح أوضاع اهتزاز الجزيء نشطة في الأشعة تحت الحمراء, يجب أن يكون هناك تغيير ثنائي القطب دائم. خاصة, في تقريب بورن أوبنهايمر للمذبذب التوافقي, على سبيل المثال, عندما يتم تقريب الطاقة الهاملتونية الجزيئية المقابلة للحالة الأرضية الإلكترونية بواسطة مذبذب توافقي بالقرب من حالة التوازن للهندسة الجزيئية, يتم تحديد السطح المحتمل للحالة الأرضية للطاقة الإلكترونية الجزيئية بواسطة وضع التذبذب الطبيعي, الذي يحدد تردد الرنين. لكن, ويرتبط تردد الرنين بقوة الرابطة والكتل الذرية عند طرفي الرابطة بعد التقريب. بهذه الطريقة, يمكن ربط ترددات الاهتزاز بأنماط رئيسية محددة. تحتوي الجزيئات ثنائية الذرة البسيطة على نوع واحد فقط من الروابط, وهذا يمتد. قد تحتوي الجزيئات الأكثر تعقيدًا على العديد من الروابط, وقد تحدث اهتزازات في الاقتران, مما يؤدي إلى امتصاص الأشعة تحت الحمراء عند ترددات مميزة معينة يمكن ربطها بالمجموعات الكيميائية. مجموعة CH₂, والتي غالبا ما توجد في المركبات العضوية, يمكن أن يهتز بستة طرق: “تمتد متماثل وغير متماثل,” “يتأرجح مقص,” “يتأرجح اليسار واليمين,” “صعودا وهبوطا يتأرجح,” و “التواء.”
2. مبدأ
رسم تخطيطي لمطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه, المعروف باسم مطياف الأشعة تحت الحمراء من الجيل الثالث, على النحو التالي: ويستخدم مقياس تداخل ميكلسون للتداخل مع شعاعين من ضوء الأشعة تحت الحمراء متعدد الألوان الذي يتغير اختلاف مسارهما البصري عند سرعة معينة, تشكيل ضوء التدخل, ومن ثم التفاعل مع العينة. يرسل الكاشف إشارة التداخل التي تم الحصول عليها إلى الكمبيوتر للمعالجة الرياضية لتحويل فورييه, ويعيد التداخل إلى الطيف.
3. تصنيف
وهي مقسمة عموما إلى فئتين: واحد هو المسح النقطي, والذي نادرا ما يستخدم; والآخر هو مسح مقياس تداخل ميشيلسون, يسمى تحليل فورييه لتحويل الأشعة تحت الحمراء, وهو الأكثر استخدامًا. يستخدم المسح الشبكي مطيافًا لتقسيم ضوء الكشف (ضوء الأشعة تحت الحمراء) إلى شعاعين, شعاع واحد كضوء مرجعي والشعاع الآخر كضوء مسبار لتشعيع العينة. ثم, يتم فصل الطول الموجي لضوء الأشعة تحت الحمراء بواسطة شبكة وجهاز أحادي اللون, وفحصها والكشف عنها واحدا تلو الآخر. يتم أخيرًا دمج شدة الأطوال الموجية في الطيف. يستخدم التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه مقياس تداخل ميشيلسون لتقسيم ضوء الكشف (ضوء الأشعة تحت الحمراء) إلى شعاعين, والتي تنعكس مرة أخرى إلى مقسم الأشعة الموجود على المرآة المتحركة والمرآة الثابتة. الشعاعان عبارة عن ضوء متماسك عريض النطاق وسوف يتداخلان. يتم تشعيع ضوء الأشعة تحت الحمراء المتماسك على العينة, التي جمعها الكاشف, ويتم الحصول على بيانات التداخل بالأشعة تحت الحمراء التي تحتوي على معلومات العينة. بعد أن يتم تحويل البيانات فورييه بواسطة الكمبيوتر, يتم الحصول على طيف الأشعة تحت الحمراء للعينة. يتميز التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه بخصائص معدل المسح السريع, دقة عالية, التكرار المستقر, إلخ., ويستخدم على نطاق واسع.
4. مجال التطبيق
– إجراء تحديد المركب والتحليل الهيكلي للمركبات غير المعروفة.
– إجراء التحليل الكمي للمركبات لدراسة العلاقة العابرة بين حركية التفاعل الكيميائي, التحول البلوري, المرحلة الانتقالية, التوتر المادي, والهيكل.
– الكشف المستمر عن العمليات الصناعية وتلوث الهواء.
– مراقبة السيليكا الحرة في صناعة الفحم.
– الصحة والحجر الصحي, صيدلية, طعام, حماية البيئة, الأمن العام, البترول, الصناعة الكيميائية, طلاء بصري, الاتصالات البصرية, علم المواد, والعديد من المجالات الأخرى.
– كشف صناعة المجوهرات, قياس هيدروكسيل الكوارتز البلوري, تحليل تكوين البوليمر, تحليل المخدرات, إلخ.
نحن نقدم خدمات تجميع PCB مطياف الأشعة تحت الحمراء الجاهزة. UGPCB هي شركة تجميع PCB الجاهزة الشاملة.
