INFRAROOD SPECTROSCOPIE | NL

Het infrarode gebied van het elektromagnetische spectrum is het energiebereik net voorbij het rode uiteinde van het zichtbare spectrum. In feite is de term afgeleid van een lagere energie ("infra-") dan de rode kant. De eenheid waarmee infrarood energie gewoonlijk wordt gemeten, is het golfgetal (aantal golven per centimeter), dat wordt uitgedrukt in centimeters (cm-1). Het infrarood wordt dus aangeduid als het energiebereik tussen 13.333 cm-1 ( de rand van het rood) en 33 cm - 1 (limiet bepaald door gebruik en technologie).
 
Als alternatief kan infraroodstraling worden uitgedrukt in golflengte-eenheden, traditioneel de micrometer (1 pm = 1.000 nm = 10.000 A), of in een andere energie-eenheid, elektronenvolt (eV). Deze brede regio is op basis van experimentele technieken en toepassingen opgedeeld in drie delen : nabij-infrarood, midden-infrarood en ver-infrarood. Voor de meeste gemologische doeleinden is infrarood-energie uitgedrukt in cm-1; energieën boven 400 cm-1
 
Absorptie-eigenschappen in het zichtbare bereik zijn grotendeels te wijten aan elektronenovergangen, inclusief die ook kleur genereren, zoals voorkomen van chroom atomen in het korundrooster en die de kleur van robijnen veroorzaken. In het infrarood echter ontstaan spectrale kenmerken meestal van trillingen (evenals, in het verre infra-rood) van moleculaire en structurele componenten van het kristal.
 
Koolstof in diamant en water bijvoorbeeld, aanwezig in een edelsteen, hebben karakteristieke signalen in het infrarood. Kristalstructuren bestaan uit atomen die door chemische bindingen bijeengehouden worden. Elke groep atomen heeft een aantal intrinsieke trillingsfrequenties die overeenkomen met vibratie, rekken of buigen van de verbindingen tussen de atomen van een bepaalde groep. Om daadwerkelijk te vibreren, moet de structuur energie uit een of andere bron halen, in dit geval een bundel van invallende infraroodstraling, die aanleiding geeft tot een absorptieband.
 
Hoe een infraroodspectrometer werkt. In dit typisch instrument wordt de bundel in twee delen gesplitst: de ene doorloopt de edelsteen, die op een gouden tafeltje ligt, de andere door een referentie. Elke bundel wordt gedispergeerd door een prisma of een tralie en de absorptie bij een bepaalde golflengte wordt geanalyseerd door gedeeltelijk het uitsturen van de referentiebundel, totdat dezelfde hoeveelheid energie door beide bundels gaat.
 
Een FTIR-specrometer bevat twee delen die niet bestaan in klassieke dispergerende instrumenten: een Michelson-interferometer, die alle inkomende infraroodstraling combineert in één "interferogram" en een wiskundig programma dat werkt volgens het principe van de Fourier transformatie, die een interferogram weer omzet in een spectrum. In het FTIR-concept wordt het licht in twee helften gesplitst door een halftransparante spiegel (een beamsplitter genoemd). Deze twee stralen zijn dan naar elkaar gereflecteerd door twee extra spiegels, de ene gefixeerd, de andere in beweging, zodat de twee balken "interfereren" wanneer ze samen terugkomen bij de bundelsplitser, waardoor een interferogram ontstaat.
 
Sommige spectrometers UV-VIS en Infra-rood bieden een data base aan dat men kan uitbreiden, dit is natuurlijk zeer handig. Ook het gebruik van afkoeling (met vloeibare stikstof) geeft altijd een scherper beeld.