Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie)
Die Infrarotspektroskopie ist eine Methode zur Untersuchung von Molekülen durch ihre Wechselwirkung mit Infrarotstrahlung.

Prinzip:
Moleküle absorbieren bestimmte Frequenzen des Infrarotlichts, die ihren Schwingungszuständen entsprechen. Jede chemische Bindung (z. B. C–H, O–H, C=O) schwingt charakteristisch, was im IR-Spektrum als Absorptionsband sichtbar wird.

Ziel:
Identifikation von funktionellen Gruppen und Analyse der chemischen Zusammensetzung.

Anwendungsbereiche:
Chemische Analytik, Qualitätskontrolle in der Pharma-, Lebensmittel- und Polymerindustrie, Materialcharakterisierung, Umweltanalytik.

Typische Spektralbereiche:
Mittleres IR (4000–400 cm⁻¹), Nahes IR (12500–4000 cm⁻¹), Fernes IR (400–10 cm⁻¹).

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Spektrometersysteme
Ein Spektrometersystem ist das Gesamtsystem zur Erfassung und Auswertung eines Spektrums — also der Intensitätsverteilung von Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge.

Bestandteile:
Strahlungsquelle (z. B. Lampe, Laser)
Probenaufnahme (z. B. Küvette, ATR-Kristall, Gaszelle)
Dispersions- oder Interferenzsystem (z. B. Prisma, Gitter oder Interferometer)
Detektor (z. B. InGaAs-, PbS- oder MCT-Detektor)
Auswerteelektronik und Software

Funktion:
Ein Spektrometersystem erfasst die spektralen Eigenschaften von Materialien, z. B. Transmission, Absorption, Reflexion oder Emission.

Anwendungen:
Forschung, Industrie, Medizin, Umweltanalytik, Astronomie.

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Raman-Spektroskopie
Die Raman-Spektroskopie ist eine streuungsbasierte spektroskopische Methode, die auf dem sogenannten Raman-Effekt beruht.

Prinzip:
Ein monochromatischer Laser bestrahlt eine Probe; die meisten Photonen werden elastisch gestreut (Rayleigh-Streuung), ein kleiner Teil jedoch inelastisch – d. h. sie ändern ihre Energie um die Energie einer Molekülschwingung. Diese Energieverschiebung wird als Raman-Verschiebung gemessen.

Unterschied zur IR-Spektroskopie:
Während IR auf Absorption beruht, misst Raman Schwingungen über Streuung. Manche Schwingungen sind nur in einer der beiden Methoden aktiv – beide ergänzen sich daher.

Vorteile:
Minimaler Probenvorbereitungsaufwand
Untersuchung von wässrigen Proben möglich
Auch durch Glas oder Kunststoff hindurch messbar

Anwendungen:
Materialanalytik, Pharmazeutik, Forensik, Kunstrestaurierung, Nanotechnologie.

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FT-NIR-Spektrometer (Fourier-Transform Near-Infrared)
Ein FT-NIR-Spektrometer ist ein Gerät zur Messung im nahen Infrarotbereich (780–2500 nm bzw. 12800–4000 cm⁻¹) mit Hilfe der Fourier-Transformations-Technik.

FT (Fourier-Transform): Anstatt jede Wellenlänge einzeln zu messen, wird ein Interferogramm aufgezeichnet (mit einem Michelson-Interferometer) und mathematisch per Fourier-Transformation in ein Spektrum umgerechnet.

Vorteile gegenüber dispersiven Systemen:
Höhere Signal-zu-Rausch-Verhältnisse (Multiplex-Vorteil)
Schnellere Messzeiten
Hohe Wellenlängengenauigkeit (Laserreferenz)

Typische Anwendungen:
Prozessanalytik (z. B. Feuchte-, Protein- oder Fettgehalt in Lebensmitteln)
Qualitätskontrolle in der Landwirtschaft und Chemie
Identitätsprüfung von Rohstoffen in der Pharmaindustrie

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FTIR-Forschungsspektrometer (Fourier-Transform Infrared)
Ein FTIR-Spektrometer ist ein Infrarotspektrometer, das ebenfalls auf der Fourier-Transformation basiert, aber im mittleren Infrarotbereich (4000–400 cm⁻¹) arbeitet.

Funktionsweise:
Wie beim FT-NIR wird das Licht durch ein Michelson-Interferometer geführt; das resultierende Interferogramm wird mathematisch in ein Spektrum umgewandelt.

Forschungsversionen (FTIR-Forschungsspektrometer):
Bieten höhere spektrale Auflösung (bis zu 0,1 cm⁻¹)
Oft modular aufgebaut (z. B. verschiedene Strahlengänge, Detektoren, Messmodi wie Transmission, Reflexion oder ATR)
Unterstützen Kopplungen mit Mikroskopen oder Thermoanalyseeinheiten

Anwendungsfelder:
Grundlagenforschung in Chemie, Physik und Materialwissenschaft, Polymeranalytik, Oberflächenuntersuchung, Gasanalyse.

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Spezialisierter Anbieter:
Bruker Optics GmbH & Co. KG, 76275 Ettlingen, Germnay