El equipo donde se lleva a cabo la interacción entre la materia (muestra) y la radiación infrarroja es un espectrómetro de infrarrojo. El resultado de la interacción entre la muestra y la energía en infrarrojo se lee en un espectro de infrarrojo. Los espectrómetros infrarrojos convencionales han sido instrumentos dispersivos. Con el avance tecnológico de las computadoras, estos han sido sustituidos por espectrómetros infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR, Fourier Transform Infrared).

1. Referencias Bibliográficas
Christian, G. (2009). Química Analítica (Sexta ed.). México: McGraw-Hill / Interamericana Editores, S. A. de C. V.
Mondragón, P. (2017). Espectroscopia de infrarrojo para todos… y 51 espectros de alimentos consumidos en México.
México. Unidad de Tecnología Alimentaria, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de
Jalisco, A. C.
Skoog, D., West, D., James, F., Holler, F., & Crouch, S. (2005). Fundamentos de Química Analítica (Octava ed.). México:
THOMSON.
Albert Abraham Michelson
(1852 - 1931)
Profesor de física de la Universidad
de Chicago. Premio nobel de física en
1907. Inventor del interferómetro.
Interferómetro de Michelson
Dispositivo capaz de detectar todas las longitudes de onda de la fuente todo el
tiempo, con él se producen patrones de interferencia que contienen la información
espectral infrarroja de la muestra.
Ventajas de los instrumentos FTIR
1. Diseño mecánico más sencillo.
2. Eliminación de los problemas de dispersión de luz, obteniéndose mayor capacidad
(ventaja de Jacquinot), debido a que la radiación transmitida a la muestra siempre
interacciona con todas las longitudes de onda y no con una pequeña parte.
3. Mayor poder de concentración de luz.
4. Mayor relación de señal a ruido.
5. Ventaja multiplex (ventaja de Fellget) porque el interferómetro mide todas las
frecuencias IR al mismo tiempo.
6. Mayor velocidad, en pocos segundos se obtiene un espectro cuya resolución es
comparable a la de un instrumento de rejilla o mejor.
7. Mayor sensibilidad de adquisición de datos.
Introducción
El equipo donde se lleva a cabo la interacción entre la materia (muestra) y la radiación infrarroja es un espectrómetro de
infrarrojo. El resultado de la interacción entre la muestra y la energía en infrarrojo se lee en un espectro de infrarrojo.
Los espectrómetros infrarrojos convencionales han sido instrumentos
dispersivos. Con el avance tecnológico de las computadoras, estos
han sido sustituidos por espectrómetros infrarrojos por transformada
de Fourier (FTIR, Fourier Transform Infrared).
Un instrumento FTIR, no utilizan monocromador de rejilla o prisma
para dispersar la radiación. En su lugar, emplea un interferómetro
para obtener un espectro. Espectrómetro Shimadzu IR Tracer 100
Interferograma
Es un espectro en el dominio del tiempo, que representa la intensidad de absorción en función de la diferencia de longitudes
ópticas entre los dos rayos, por si misma es una señal compleja para poder ser analizada.
Estructura de un interferómetro de Michelson
Funcionamiento del interferómetro de Michelson
1. La radiación colimada procedente de una fuente IR impacta el divisor de
rayos, que está inclinado 45º con respecto al rayo de entrada.
2. El rayo se divide en dos trayectorias (A´ y B), una va a un espejo de
posición fija y la otra a un espejo móvil, donde nuevamente se reflejan
hacia el divisor. Debido al espejo móvil, B ligeramente desfasado
respecto del otro ya que recorre una distancia menor o mayor.
3. Al reflejarse en el divisor, se recombinan y reflejan en
dirección al detector. Con una cuidadosa alineación, de
los dos rayos (A' y B) inciden en el detector en un mismo
punto donde interactúan y forman un patrón de interferencia
que pueden ser constructiva o destructiva.
4. En cuanto a la muestra, esta recibe todas las longitudes de onda y el
patrón de interferencia varía con el tiempo al moverse continuamente el
espejo. El resultado de la absorción de radiación por la muestra es un
espectro en el dominio del tiempo (interferograma).
Representación bidimensional de la interacción de los dos frentes de ondas esféricos
1. Los dos rayos convergen e interactúan como dos fuentes
luminosas puntuales.
2. En regiones donde las ondas interfieren constructivamente
aparecen bandas brillantes, y donde la interferencia es
destructiva forman bandas oscuras, esa sucesión de bandas
se llama franjas de interferencia.
3. Al moverse el espejo móvil, la forma del patrón de
interferencia se mantiene igual, pero las posiciones de
interferencia constructiva y destructiva se desplazan a
medida que varía el valor de la diferencia entre trayectorias.
Patrón de interferencia (salida del interferómetro)
Rayo A´ Rayo B
Cuando el espejo se mueve, los dos frentes de
ondas se intercambian reciprócame en el espacio y
pasan a través del detector franjas alternas de luz y
oscuridad.
a. Patrón de interferencia de una fuente
monocromática en la salida del interferómetro,
b. Señal que varía sinusoidalmente, producida en el
detector por el patrón, (imagen a).
c. Espectro de frecuencias de la imagen b
(monocromática). La FFT recibe las señales de
amplitud en el dominio de tiempo y las convierte
en potencia en el dominio de frecuencia.
d. Patrón de interferencia en la salida del
interferómetro, resultante de una fuente de dos
colores.
e. Señal compleja producida por el patrón de
interferencia (imagen d) al incidir en el detector.
f. Espectro de frecuencias de la fuente de dos
colores (imagen e) .
Formación de interferograma en la salida del interferómetro de Michelson
Potencia
Frecuencia
Transformada de Fourier rápida (FFT)
Potencia
Frecuencia
c) f)
Fuente de una longitud de onda Fuente de dos longitudes de onda
a) d)
Amplitud
Tiempo
Amplitud
Tiempo
b) e)
Interferograma
Diagrama de un interferograma
Posición del espejo móvil
Intensidad
relativa
1. La parte alta de la señal (punto “0”) corresponde al momento
en que los dos espejos del interferómetro están a la misma
distancia al divisor de rayos, cuando la interferencia
destructiva entre los dos rayos es cero, y se llama máximo
central del instrumento.
2. La intensidad decrece rápidamente al alejarse de ese punto
debido a la interferencia destructiva.
3. Usando una computadora, ésta se convierte al dominio de la
frecuencia mediante un cálculo matemático conocido como
transformada de Fourier para producir un espectro IR.
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José Luis Castro Soto @MicroClasesDeCastro
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Ciudad Bolívar, Venezuela Código: AnaIns-UIV-C4 / Revisión: 01
Espectrómetro de transformada de Fourier
#MicroClasesDeCastro / Agosto, 2021 / Por: José Luis Castro Soto