赤外帯域分光計は主に物質の分子構造の分析、化学成分の鑑定及び物質と赤外光の相互作用の研究に用いられる。その核心原理は物質の異なる波長赤外光に対する吸収特性を検出することによって、分子振動準位遷移の定性と定量分析を実現する。
物質分子中の化学結合は振動エネルギー準位が異なるため、異なる振動周波数を持ち、赤外放射の周波数が分子振動周波数と一致すると、分子はその周波数の赤外光を吸収し、透過したビーム中の対応する周波数の光が弱まる。この吸収を測定することにより、サンプルの赤外スペクトルを得ることができ、さらにサンプルの分子構造と化学組成を分析することができる。
赤外分光器の動作原理は、分子振動と回転エネルギー準位遷移による赤外光の選択的吸収に基づいている。具体的な手順は次のとおりです。
赤外光源：連続波長の赤外光を発する。
試料吸収：赤外光が試料を通過する時、試料分子は特定の波長の赤外光を吸収し、分子振動または回転運動エネルギーレベル遷移をもたらす。
信号検出：吸収されていない光をモノクロメータで分光した後、検出器で異なる波長光の強度を検出する。
データ処理：データ処理システムを通じて、検出された光強度信号をサンプルの赤外吸収スペクトルに変換する。このスペクトルは、化学結合の種類、数、分子構造などの分子中の官能基の特徴情報を反映している。
構造構成
光源：安定した赤外線放射を提供することを担当し、よく見られるのはタングステンランプ、重水素ランプ、光熱放射源などであり、通常は中赤外から遠赤外までの帯域をカバーできる広いスペクトル光源を採用する。
モノクロメータ：光源から発せられる広いスペクトル光を分光し、特定の波長の光を選択的に分解し、一般的にプリズムやラスタによって実現される。
試料室：光路の中間位置に位置し、試料を置くために使用され、ガス、液体、固体試料はそれぞれ異なる試料プールまたは試料棚を採用し、赤外光はここで試料と相互作用する。
検出器：試料吸収を経て伝達された光信号を電子信号に変換し、よく見られるのは熱電対検出器、フォトダイオード検出器、焦電検出器などである。
データ処理システム：検出器からの信号を収集し、データ変換と分析を行い、フーリエ変換などのアルゴリズムを通じて時間領域信号を周波数領域スペクトルに変換し、赤外スペクトル図を生成する。