Spectromètre Infrarouge à Transformée de Fourier
La spectroscopie infrarouge est une technique d'analyse rapide permettant d'identifier rapidement les fonctions chimiques des molécules présentes dans les matériaux analysés (solides, liquides ou plus rarement gazeux). Cette technique repose sur l'absorption par l'échantillon de radiations électromagnétiques infrarouges comprises entre 1 et 50 µm (micromètre). Cette bande spectrale est divisée en proche infrarouge (de 1 à 2.5 µm) et en moyen infrarouge (de 2.5 à 50 µm). Le moyen infrarouge est utilisé pour identifier des molécules organiques dont il permet de garder une sorte d'empreinte digitale. Selon le matériau analysé et des informations souhaitées, la spectroscopie infrarouge peut être complétée par d'autres techniques analytiques comme la spectroscopie UV-visible ou la spectroscopie Raman.
Au laboratoire, nous utilisons un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) permettant de réaliser des examens en quelques secondes en utilisant le mode ATR (analyse de surface) ou en transmission (information globale). Nous avons aussi à disposition un spectromètre infrarouge couplé à un microscope optique (on parle alors de micro-spectrométrie infrarouge) afin de pouvoir analyser des zones de quelques micromètres carrés (fibres textiles, couches stratigraphiques d'écailles de peinture...).
Principes et généralité
On compare l'intensité I du rayonnement transmis par l'échantillon étudié à l'intensité du rayonnement incident I0 à différentes longueurs d'onde dans le domaine infrarouge. On obtient ainsi un spectre d'absorption qui donne la transmittance T = I/I0 ou l'absorbance A = -log(I/I0) de l'échantillon en fonction de la longueur d'onde incidente ou du nombre d'onde (inverse de la longueur d'onde). Etant donné le nombre et la complexité des bandes d'absorption, le spectre infrarouge d'une molécule donnée est caractéristique de celle-ci et peut donc être utilisé pour l'identifier, en consultant des tables de correspondance ou par comparaison avec des spectres de référence enregistrés dans une spectrothèque. Ainsi, lors d'études comparatives de deux substances, des spectres infrarouges identiques indiquent des substances identiques.
Ce qui se passe à l'échelle des molécules
Lorsque le rayonnement infrarouge passe à travers la substance, les énergies des photons infrarouges sont suffisantes pour provoquer des rotations et des vibrations (élongation ou déformation) de la molécule et des groupes chimiques mis en jeu autour de leur position d'équilibre. Selon la longueur d'onde de la radiation incidente, certains photons infrarouges seront effectivement absorbés par la molécule provoquant la vibration de certains groupes caractéristiques et d'autres seront simplement transmis.
La spectroscopie infrarouge en criminalistique
Les matériaux qui peuvent être analysés par spectroscopie infrarouge au laboratoire sont très variés :
- fibres textiles synthétiques
- encres, peintures et vernis
- rubans adhésifs
- plastiques