Infrarotspektroskopie (IR)

Die IR-Spektroskopie ermöglicht die Bestimmung von Kunststoffen, Elastomeren, Ölen, Fetten und anderen organischen Substanzen. Durch das IR-Mikroskop können selbst kleine Probenmengen untersucht werden.


Die Infrarotspektroskopie ist ein Verfahren der optischen Spektroskopie, bei dem die Absorptions-Spektren von anorganischen und organischen festen, flüssigen oder gasförmigen Verbindungen im Bereich des nahen (NIR), mittleren (MIR) und fernen Infrarot (FIR) zur qualitativen bzw. quantitativen Analyse und zur Konstitutionsermittlung herangezogen werden. Infrarotspektren sind Schwingungsspektren, die dadurch zustande kommen, dass innerhalb der Moleküle, die an den Bindungen beteiligten Atome Schwingungen ausführen, wenn ihnen die nötige Anregungsenergie in Form von IR-Strahlung zugeführt wird. 

Gruppen mit Atomkernen von verschiedenen Massen und/oder verschiedenen Bindungskräften haben verschieden starke Absorptionsbanden und absorbieren in jeweils verschiedenen, vielfach charakteristischen, begrenzten Bereichen.

Beim Vergleich zahlreicher Infrarotspektren zeigt sich, dass bestimmte funktionelle Gruppen immer wieder, auch wenn sie in ganz verschiedenen Verbindungen vorkommen, an der gleichen Stelle des Infrarotspektrums gleiche Absorptionen aufweisen.

 

ir_spektrum

 

Die Infrarotspektroskopie ist somit ein wichtiges Hilfsmittel bei der Konstitutionsermittlung von organischen Verbindungen und bei der Identifizierung und Reinheitsprüfung, wozu sich der Vergleich mit bekannten Infrarotspektrensammlungen anbietet.

Ein Infrarotspektrometer besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen:

  • Infrarot-Lichtquelle: Routine-IR-Geräte arbeiten mit Wellenlängen zwischen 2 und 16 µm (entspricht Wellenzahlen zwischen 5000-625 cm-1).
  • Gittermonochromator: Dieser filtert aus dem Infrarotlicht einzelne schmale Wellenlängenbereiche heraus.
  • Zu untersuchende Substanz: Diese wird je nach Konsistenz der Substanz in Küvetten oder auch direkt vermessen.
  • Detektor: Dieser registriert die Infrarot-Strahlungsabsorption (IR-Durchlässigkeit der Substanz in Abhängigkeit der Wellenlänge) in Form eines Infrarotspektrums.

Das Infrarotspektrometer der Fa. ACL arbeitet mit einem Interferometer nach der sog. Fourier-Transformtechnik (FT-IR).

Bei dieser Messmethode werden anstatt Infrarotspektren von der zu untersuchenden Substanz Interferogramme in deutlich kürzerer Messzeit aufgenommen, aus welchen durch die mathematische "Fouriertransformation" Infrarotspektren entstehen.

Anwendung findet die IR-Spektroskopie vor allem bei der Identifizierung von organischen Materialien wie z. B. Kunststoffe, Elastomere, Fette, Öle und Naturstoffe.
Neben der Transmissions-FTIR-Spektroskopie wird bei der ACL GmbH als erweiterte Analysenmethode die Infrarotmikroskopie eingesetzt.

Das Infrarotmikroskop arbeitet, wie auch das Infrarotspektroskop, nach der Fourier-Transformtechnik (FTIR). Die zu untersuchende Substanz kann durch Transmission des infraroten Lichts entsprechend wie im Infrarotspektrometer vermessen werden, als weitere Möglichkeit bietet das Infrarotmikroskop das Vermessen der zu untersuchenden Substanz durch Reflexion.

Das Infrarotmikroskop erreicht eine 150fache Vergrößerung durch Fokussieren des infraroten Strahls über mehrere Hohlspiegel anstatt wie bei herkömmlichen Mikroskopen über Linsen.

Durch das Fokussieren des infraroten Strahls wird das Vermessen von Proben mit Größen ab ca. 10 µm Durchmesser ermöglicht.

Für die Untersuchung von organischen Substanzen sind aufgrund des Infrarotmikroskops bereits sehr geringe Probenmengen ausreichend.

Als Proben kommen z. B. verschmutzte Kontakte, kleinste Korrosionsstellen, Mikroölproben, verunreinigte Oberflächen und Partikel aller Art in Frage. So lässt sich z. B. anhand einer einzigen Textilfaser mit nur ca. 10 µm Durchmesser eine Materialidentifizierung durchführen.


Von Vorteil ist die umfangreiche Bibliothek an Spektren der verschiedensten Substanzen aus der Praxis, die wir bei ACL im Laufe der Jahre aufgebaut haben.

Wir beraten Sie gerne. Fragen Sie uns! 

 

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