Infrapunaspektriä

Infrapunaspektri tarkoittaa elektromagneettisen säteilyn osa-aluetta, jonka aallonpituudet ovat noin 700 nanometristä 1 millimetriin. Tämä alue sijoittuu näkyvän valon ja mikroaaltojen väliin. Infrapunaspektri jaetaan yleensä lähin infrapunaan (NIR, noin 0,75–2,5 µm), keskisinfrapunaan (MIR, noin 2,5–25 µm) sekä kaukoinfrapunaan (FIR, noin 25–1000 µm).

Fysikaalisesti infrapunaspektrissä siirtymään liittyvät fotonit voivat aktivoida molekyylien venymä-, taivutus- ja rotaatio­liikkeiden energia-tiloja. Monilla yhdisteillä esiintyvät ominaisabsorptio­pisteet vastaavat tiettyjen funktionaalisten ryhmien venymä- ja taivutusliikkeitä, jolloin IR-spektreistä voidaan tunnistaa kemiallinen koostumus sekä tutkia rakennetta ja tilaa.

Tekniikoita ja laitteita: Yleisimpiä ovat Fourier-transform Infrared -spectroskopia (FTIR), joka mittaa spektrin rakenteen tehokkaasti. Näytteet voivat olla läpäisymuodossa, tai käytetään attenuated total reflectance (ATR) -tilaa. Detektoreina käytetään muun muassa bolometreja, pyroelectrodit tai puolijohdedetektoreita kuten InSb ja HgCdTe. IR-optisessa periferiassa käytettäviä materiaaleja ovat esimerkiksi ZnSe ja CaF2.

Sovellukset ja rajoitteet: Infrapunaspektriä hyödynnetään kemiallisessa tunnistuksessa ja rakenteen karakterisoinnissa, laadunvalvonnassa, ympäristö- ja teollisuussovelluksissa sekä astro­nomiassa. Ilmakehän vesihöyry ja CO2 rajoittavat läpäisyä; käytetään siksi kuvioita, suodatusta ja tarkkoja ikkunamateriaaleja sekä tarvittaessa tyhjiö- tai kuivatusolosuhteita.

Historia: Infrapunaisäteilyn olemassaolon osoitti 1800-luvulla William Herschel, joka havaitsi kaukana punaisen rajan ulkopuolisen lämpötilan kohonneen.