Princípios de espectroscopia de infravermelho (3)

Interferograma e espectro IV

Na espectroscopia FTIR, uma onda de interferência é gerada por dois feixes separados por um divisor de feixes (beam splitter), o sinal de caráter ondulatório (interferograma) é submetido à um procedimento matemático, de modo que se obtenha um espectro que contempla uma determinada faixa de número de onda. A figura 6 ilustra este raciocínio, apresentando um resumo da conversão de um interferograma com luz bicromática em um espectro de IV.

Como o interferômetro funciona

A luz monocromática é a superposição de ondas de mesma frequência. A intensidade da luz atinge um máximo quando todas as ondas se encontram em uma mesma fase e diminui conforme a discrepância entre fases aumenta. Em um espectrofotômetro FTIR, esta diferença de fase é modulada através de um espelho que se move em velocidade constante, junto à um caminho de feixe duplo. Para uma fonte de luz monocromática, um gráfico de intensidade de luz detectada pelo tempo (distância de movimento do espelho) se apresenta com um comportamento senoidal, como pode ser observado no gráfico descrito na verde (figura 7). Aplicando-se a transformada de Fourier, observa-se um sinal único, referente à frequência da luz monocromática.

No Caso da luz bicromática, contendo componentes de duas frequências de trabalho, observa-se uma forma mais complexa no gráfico de intensidade de luz detectada pelo tempo. Ao aplicar-se a transformada de Fourier, notam-se dois sinais, referentes aos componentes apresentados, como mostram os gráficos em azul (figura 7).

Quanto à fonte contínua de luz, seu espectro corresponde à sobreposição de ondas de diferentes frequências, todas em fase. Antes da movimentação do espelho (t=0) não há diferença de fases, apresentando uma intensidade máxima de todos os números de ondas. Conforme o tempo de análise passa (considerando movimentação do espelho), interferências destrutivas ocorrem e a força do sinal converge gradualmente a zero. O gráfico resultante de intensidade de sinal por tempo é chamado de interferograma. Através da aplicação da transformada de Fourier, é possível calcular a frequência de espectro original, como apresentado pelo gráfico em vermelho (figura 7).

Como adquire-se um interferograma

Detectores de FTIR enxergam o interferograma como um sinal analógico, contudo, de forma a aplicar a transformada de Fourier, deve-se obter um sinal digital. Em um espectrofotômetro FTIR, luz monocromática (632,8 nm) de um laser He-Ne é utilizado, junto com um espelho móvel, e a intensidade do resultado do sinal de interferência é medido em função do tempo. O laser He-Ne é uma fonte de luz monocromática muito estável, sendo assim, é possível obter um interferograma em intervalos iguais, que pode ser empregado para a produção de um espectro com precisão de número de ondas elevada, como demonstra a figura 8.