Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier

La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) es una técnica que se utiliza para obtener el espectro infrarrojo de absorción o emisión de un sólido, líquido o gas. Un espectrómetro FTIR recopila simultáneamente datos espectrales de alta resolución en un amplio rango espectral. Esto le confiere una ventaja significativa sobre un espectrómetro dispersivo, que mide la intensidad en un rango estrecho de longitudes de onda simultáneamente.El término espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier se origina del hecho de que se requiere una transformada de Fourier (un proceso matemático) para convertir los datos brutos en el espectro real.

El objetivo de las técnicas de espectroscopia de absorción (FTIR, espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis), etc.) es medir la cantidad de luz que absorbe una muestra en cada longitud de onda. La forma más sencilla de hacerlo, la espectroscopia dispersiva, consiste en proyectar un haz de luz monocromático sobre una muestra, medir la cantidad de luz absorbida y repetir el proceso para cada longitud de onda. (Así es como funcionan algunos espectrómetros UV-vis, por ejemplo).La espectroscopia por transformada de Fourier es una forma menos intuitiva de obtener la misma información. En lugar de proyectar un haz de luz monocromático (un haz compuesto por una sola longitud de onda) sobre la muestra, esta técnica proyecta un haz que contiene varias frecuencias de luz simultáneamente y mide la cantidad de ese haz que absorbe la muestra. A continuación, el haz se modifica para que contenga una combinación diferente de frecuencias, lo que genera un segundo punto de datos. Este proceso se repite rápidamente muchas veces en un corto período de tiempo. Después, una computadora toma todos estos datos y los analiza en sentido inverso para inferir la absorción en cada longitud de onda.El haz descrito anteriormente se genera a partir de una fuente de luz de banda ancha que contiene todo el espectro de longitudes de onda a medir. La luz incide en un interferómetro de Michelson (una configuración de espejos, uno de los cuales es accionado por un motor). A medida que este espejo se mueve, cada longitud de onda del haz es bloqueada y transmitida periódicamente por el interferómetro debido a la interferencia de ondas. Las diferentes longitudes de onda se modulan a distintas velocidades, de modo que, en cada momento o posición del espejo, el haz que sale del interferómetro tiene un espectro diferente.Como se mencionó, se requiere procesamiento informático para convertir los datos brutos (absorción de luz para cada posición del espejo) en el resultado deseado (absorción de luz para cada longitud de onda). El procesamiento requerido resulta ser un algoritmo común llamado transformada de Fourier. La transformada de Fourier convierte un dominio (en este caso, el desplazamiento del espejo en cm) en su dominio inverso (números de onda en cm⁻¹). Los datos brutos se denominan "interferograma".El primer espectrofotómetro de bajo coste capaz de registrar el espectro infrarrojo fue el Perkin-Elmer Infracord, fabricado en 1957. Este instrumento cubría el rango de longitud de onda de 2,5 μm a 15 μm (rango de número de onda de 4000 cm−1 a 660 cm−1). El límite inferior de la longitud de onda se eligió para abarcar la frecuencia de vibración más alta conocida, debida a una vibración molecular fundamental. El límite superior se impuso porque el elemento dispersante era un prisma de un solo cristal de sal de roca (cloruro de sodio), que se vuelve opaco a longitudes de onda superiores a aproximadamente 15 μm; esta región espectral se conoció como la región de la sal de roca. Instrumentos posteriores utilizaron prismas de bromuro de potasio para extender el rango a 25 μm (400 cm⁻¹) y yoduro de cesio a 50 μm (200 cm⁻¹). La región más allá de 50 μm (200 cm⁻¹) se conoció como la región del infrarrojo lejano; a longitudes de onda muy largas se fusiona con la región de microondas. Las mediciones en el infrarrojo lejano requirieron el desarrollo de rejillas de difracción regladas con precisión para reemplazar los prismas como elementos dispersantes, ya que los cristales de sal son opacos en esta región. Se requirieron detectores más sensibles que el bolómetro debido a la baja energía de la radiación. Uno de ellos fue el detector Golay. Un problema adicional es la necesidad de excluir el vapor de agua atmosférico porque el vapor de agua tiene un espectro rotacional puro intenso en esta región. Los espectrofotómetros de infrarrojo lejano eran engorrosos, lentos y caros. Las ventajas del interferómetro de Michelson eran bien conocidas, pero se debieron superar considerables dificultades técnicas antes de poder construir un instrumento comercial. Además, se necesitaba una computadora electrónica para realizar la transformada de Fourier requerida, lo cual solo se hizo viable con la llegada de minicomputadoras, como la PDP-8, disponible en 1965. Digilab fue pionera en la creación del primer espectrómetro FTIR comercial del mundo (modelo FTS-14) en 1969. Los FTIR de Digilab ahora forman parte de la línea de productos moleculares de Agilent Technologies, tras la adquisición del negocio de espectroscopia de Varian por parte de Agilent.

En un interferómetro de Michelson adaptado para FTIR, la luz de la fuente infrarroja policromática, aproximadamente un radiador de cuerpo negro, se colima y se dirige a un divisor de haz. Idealmente, el 50 % de la luz se refracta hacia el espejo fijo y el otro 50 % se transmite hacia el espejo móvil. La luz se refleja desde los dos espejos de vuelta al divisor de haz y una fracción de la luz original pasa al compartimento de la muestra. Allí, la luz se enfoca en la muestra. Al salir del compartimento de la muestra, la luz se reenfoca hacia el detector. La diferencia en la longitud del camino óptico entre los dos brazos del interferómetro se conoce como retardo o diferencia del camino óptico (OPD). Un interferograma se obtiene variando la OPD y registrando la señal del detector para diferentes valores de la OPD. La forma del interferograma cuando no hay muestra presente depende de factores como la variación de la intensidad de la fuente y la eficiencia del divisor con la longitud de onda. Esto resulta en un máximo en el OPD cero, cuando hay interferencia constructiva en todas las longitudes de onda, seguido de una serie de oscilaciones. La posición del OPD cero se determina con precisión al encontrar el punto de máxima intensidad en el interferograma. Cuando hay una muestra presente, el interferograma de fondo se modula por la presencia de bandas de absorción en ella.Los espectrómetros comerciales utilizan interferómetros de Michelson con diversos mecanismos de barrido para generar la diferencia de trayectoria. Todos estos sistemas tienen en común la necesidad de garantizar que los dos haces se recombinen exactamente a medida que el sistema escanea. Los sistemas más sencillos cuentan con un espejo plano que se mueve linealmente para variar la trayectoria de un haz. En este sistema, el espejo móvil no debe inclinarse ni oscilar, ya que esto afectaría la superposición de los haces al recombinarse. Algunos sistemas incorporan un mecanismo de compensación que ajusta automáticamente la orientación de un espejo para mantener la alineación. Las configuraciones que evitan este problema incluyen el uso de reflectores de esquinas cúbicas en lugar de espejos planos, ya que estos tienen la propiedad de devolver cualquier haz incidente en una dirección paralela, independientemente de la orientación.

Los sistemas donde la diferencia de trayectoria se genera mediante un movimiento rotatorio han demostrado ser muy exitosos. Un sistema común incorpora un par de espejos paralelos en un haz que pueden rotarse para variar la trayectoria sin desplazar el haz de retorno. Otro es el diseño de doble péndulo, donde la trayectoria en un brazo del interferómetro aumenta a medida que la del otro disminuye.Un enfoque bastante diferente consiste en introducir una cuña de un material transparente al infrarrojo, como el KBr, en uno de los haces. Aumentar el espesor del KBr en el haz aumenta el camino óptico, ya que su índice de refracción es mayor que el del aire. Una limitación de este enfoque es que la variación del índice de refracción en el rango de longitudes de onda limita la precisión de la calibración de la longitud de onda.El interferograma debe medirse desde la diferencia de trayectoria cero hasta una longitud máxima que depende de la resolución requerida. En la práctica, el escaneo puede realizarse en ambos lados del cero, lo que resulta en un interferograma de doble cara. Las limitaciones de diseño mecánico pueden implicar que, para la resolución más alta, el escaneo alcance la OPD máxima solo en un lado del cero.El interferograma se convierte en un espectro mediante la transformada de Fourier. Esto requiere su almacenamiento digital como una serie de valores a intervalos iguales de la diferencia de trayectoria entre los dos haces. Para medir la diferencia de trayectoria, se envía un haz láser a través del interferómetro, generando una señal sinusoidal donde la separación entre máximos sucesivos es igual a la longitud de onda del láser (normalmente se utiliza un láser HeNe de 633 nm). Esto puede activar un convertidor analógico-digital para medir la señal IR cada vez que la señal láser pasa por el cero. Como alternativa, las señales láser e IR pueden medirse sincrónicamente a intervalos más cortos, determinándose la señal IR en los puntos correspondientes al cruce por cero de la señal láser mediante interpolación. Este enfoque permite el uso de convertidores analógico-digitales más precisos que los convertidores con disparo, lo que resulta en un menor ruido.

El resultado de la transformada de Fourier es un espectro de la señal en una serie de longitudes de onda discretas. El rango de longitudes de onda que se puede utilizar en el cálculo está limitado por la separación de los puntos de datos en el interferograma. La longitud de onda más corta que se puede reconocer es el doble de la separación entre estos puntos de datos. Por ejemplo, con un punto por longitud de onda de un láser de referencia HeNe a 0,633 μm (15800 cm⁻¹) la longitud de onda más corta sería 1,266 μm (7900 cm⁻¹). Debido al aliasing, cualquier energía en longitudes de onda más cortas se interpretaría como proveniente de longitudes de onda más largas y, por lo tanto, debe minimizarse óptica o electrónicamente. La resolución espectral, es decir, la separación entre longitudes de onda que se pueden distinguir, está determinada por la OPD máxima. Las longitudes de onda utilizadas para calcular la transformada de Fourier son tales que un número exacto de longitudes de onda cabe en la longitud del interferograma desde cero hasta la OPD máxima, ya que esto hace que sus contribuciones sean ortogonales. Esto resulta en un espectro con puntos separados por intervalos de frecuencia iguales.Para una diferencia de trayectoria máxima d, las longitudes de onda adyacentes λ₁ y λ₂ tendrán n y (n+1) ciclos, respectivamente, en el interferograma. Las frecuencias correspondientes son ν₁ y ν₂:

d = nλ1	y d = (n+1)2
λ1 d/n	and λ2 =d/(n+1)
.1 = 1/λ1	y2 = 1/λ2
.1 = n/d	y2 (n+1)/d
.2 −1 = 1/d

La separación es la inversa del OPD máximo. Por ejemplo, un OPD máximo de 2 cm resulta en una separación de 0,5 cm⁻¹. Esta es la resolución espectral, en el sentido de que el valor en un punto es independiente de los valores en los puntos adyacentes. La mayoría de los instrumentos pueden operar con diferentes resoluciones seleccionando diferentes OPD. Los instrumentos para análisis rutinarios suelen tener una resolución óptima de alrededor de 0,5 cm⁻¹, mientras que se han construido espectrómetros con resoluciones de hasta 0,001 cm⁻¹, lo que corresponde a una OPD máxima de 10 m. Es necesario identificar el punto del interferograma correspondiente a la diferencia de trayectoria cero, generalmente asumiendo que es donde se produce la señal máxima. Esta denominada ráfaga central no siempre es simétrica en los espectrómetros del mundo real, por lo que puede ser necesario calcular una corrección de fase. La señal del interferograma decae a medida que aumenta la diferencia de trayectorias, y la tasa de decaimiento es inversamente proporcional a la anchura de las características del espectro. Si la OPD no es lo suficientemente grande como para permitir que la señal del interferograma decaiga a un nivel insignificante, se producirán oscilaciones o lóbulos laterales no deseados asociados a las características del espectro resultante. Para reducir estos lóbulos laterales, el interferograma suele multiplicarse por una función que tiende a cero en la OPD máxima. Esta apodización reduce la amplitud de los lóbulos laterales y también el nivel de ruido, a costa de una reducción de la resolución.Para un cálculo rápido, el número de puntos del interferograma debe ser igual a una potencia de dos. Para lograrlo, se puede añadir una cadena de ceros al interferograma medido. Se pueden añadir más ceros mediante un proceso llamado relleno de ceros para mejorar la apariencia del espectro final, aunque no se observa una mejora en la resolución. Como alternativa, la interpolación después de la transformada de Fourier ofrece un resultado similar.

Existen tres ventajas principales de un espectrómetro FT en comparación con un espectrómetro de barrido (dispersivo).

1. La ventaja del multiplex o Fellgett (nombre de Peter Fellgett). Esto surge del hecho de que la información de todas las longitudes de onda se recoge simultáneamente. Resulta en una relación de señal a ruido más alta para un tiempo de escaneo dado para las observaciones limitadas por una contribución de ruido de detector fijo (típicamente en la región espectral infrarroja térmica donde un fotodetector está limitado por el ruido de la regeneración generacional). Para un espectro con m elementos de resolución, este aumento es igual a la raíz cuadrada m. Alternativamente, permite un tiempo de escaneo más corto para una resolución determinada. En la práctica se promedion múltiples escaneos, aumentando la relación señal-al-ruido por la raíz cuadrada del número de escaneos.
2. El rendimiento o la ventaja de Jacquinot (nombre de Pierre Jacquinot). Esto resulta del hecho de que en un instrumento dispersivo, el monocromador tiene aberturas de entrada y salida que restringen la cantidad de luz que pasa a través de ella. El rendimiento interferómetro se determina sólo por el diámetro del haz colimado procedente de la fuente. Aunque no se necesitan hendiduras, los espectrómetros FTIR requieren una abertura para restringir la convergencia del haz colimado en el interferómetro. Esto se debe a que los rayos convergentes se modulan en diferentes frecuencias, ya que la diferencia de ruta es variada. Tal abertura se llama una parada de Jacquinot. Para una resolución determinada y longitud de onda, esta abertura circular permite más luz que una abertura, lo que da lugar a una relación de señal a ruido mayor.
3. La precisión de longitud de onda o la ventaja de Connes (nombrada después de Janine Connes). La escala de longitud de onda es calibrada por un rayo láser de longitud de onda conocida que pasa a través del interferómetro. Esto es mucho más estable y preciso que en instrumentos dispersivos en los que la escala depende del movimiento mecánico de grapas de difracción. En la práctica, la precisión está limitada por la divergencia del haz en el interferómetro que depende de la resolución.

Otra pequeña ventaja es la menor sensibilidad a la luz parásita, es decir, la radiación de una longitud de onda que aparece en otra longitud de onda del espectro. En los instrumentos dispersivos, esto se debe a imperfecciones en las rejillas de difracción y reflexiones accidentales. En los instrumentos de FT no existe un equivalente directo, ya que la longitud de onda aparente está determinada por la frecuencia de modulación del interferómetro.El interferograma pertenece a la dimensión de longitud. La transformada de Fourier (FT) invierte la dimensión, por lo que la FT del interferograma pertenece a la dimensión de longitud recíproca ([L−1]), es decir, la dimensión del número de onda. La resolución espectral en cm−1 es igual al recíproco del OPD máximo en cm. Por lo tanto, se obtendrá una resolución de 4 cm−1 si el OPD máximo es de 0,25 cm; esto es típico de los instrumentos FTIR más económicos. Se puede obtener una resolución mucho mayor aumentando el OPD máximo. Esto no es fácil, ya que el espejo móvil debe desplazarse en una línea recta casi perfecta. El uso de espejos de cubo de esquina en lugar de espejos planos es útil, ya que el rayo saliente de un espejo de cubo de esquina es paralelo al rayo entrante, independientemente de la orientación del espejo respecto a los ejes perpendiculares al eje del haz de luz.Ya está disponible comercialmente un espectrómetro con una resolución de 0,001 cm−1. Esta ventaja en rendimiento es importante para el FTIR de alta resolución, ya que el monocromador de un instrumento dispersivo con la misma resolución tendría rendijas de entrada y salida muy estrechas.En 1966, Janine Connes midió la temperatura de la atmósfera de Venus registrando el espectro de vibración-rotación del CO2 venusino con una resolución de 0,1 cm−1. El propio Michelson intentó descomponer la banda de emisión Hα del hidrógeno en el espectro de un átomo de hidrógeno en sus dos componentes utilizando su interferómetro.La FTIR es un método para medir los espectros de absorción y emisión de infrarrojos. Para una explicación de por qué se miden los espectros de absorción y emisión de infrarrojos, es decir, por qué y cómo las sustancias absorben y emiten luz infrarroja, consulte el artículo: Espectroscopia infrarroja.

Los espectrómetros FTIR se utilizan principalmente para mediciones en las regiones del infrarrojo medio y cercano. Para la región del infrarrojo medio, de 2 a 25 μm (5000 a 400 cm⁻¹), la fuente más común es un elemento de carburo de silicio (SiC) calentado a aproximadamente 1200 K (930 °C; 1700 °F) (Globar). La salida es similar a la de un cuerpo negro. Las longitudes de onda más cortas del infrarrojo cercano, de 1 a 2,5 μm (10 000 a 4000 cm⁻¹), requieren una fuente de mayor temperatura, típicamente una lámpara de tungsteno-halógeno. La salida de longitud de onda larga de estas se limita a aproximadamente 5 μm (2000 cm⁻¹) por la absorción de la envoltura de cuarzo. Para el infrarrojo lejano, especialmente en longitudes de onda superiores a 50 μm (200 cm−1), una lámpara de descarga de mercurio ofrece una mayor potencia que una fuente térmica.Los espectrómetros de infrarrojo lejano suelen utilizar detectores piroeléctricos que responden a los cambios de temperatura a medida que varía la intensidad de la radiación infrarroja que incide sobre ellos. Los elementos sensibles de estos detectores son sulfato deuterado de triglicina (DTGS) o tantalato de litio (LiTaO₃). Estos detectores funcionan a temperatura ambiente y ofrecen una sensibilidad adecuada para la mayoría de las aplicaciones rutinarias. Para lograr la máxima sensibilidad, el tiempo de escaneo suele ser de unos pocos segundos. Los detectores fotoeléctricos refrigerados se emplean para situaciones que requieren mayor sensibilidad o una respuesta más rápida. Los detectores de telururo de mercurio y cadmio (MCT) refrigerados con nitrógeno líquido son los más utilizados en el infrarrojo medio. Con estos detectores, se puede medir un interferograma en tan solo 10 milisegundos. Los fotodiodos de arseniuro de indio y galio sin refrigerar, o DTGS, son las opciones habituales en los sistemas de infrarrojo cercano. En el infrarrojo lejano, donde tanto las fuentes como los divisores de haz son ineficientes, se utilizan bolómetros de silicio o germanio muy sensibles refrigerados con helio líquido.

Un divisor de haz ideal transmite y refleja el 50 % de la radiación incidente. Sin embargo, como cualquier material tiene un rango limitado de transmitancia óptica, se pueden usar varios divisores de haz indistintamente para cubrir un amplio rango espectral.En un interferómetro de Michelson simple, un haz pasa dos veces por el divisor de haz, pero el otro solo una vez. Para corregir esto, se incorpora una placa compensadora adicional de igual espesor.Para la región del infrarrojo medio, el divisor de haz suele estar hecho de KBr con un recubrimiento a base de germanio que lo hace semirreflectante. El KBr absorbe fuertemente en longitudes de onda superiores a 25 μm (400 cm−1), por lo que a veces se utiliza CsI o KRS-5 para ampliar el rango a aproximadamente 50 μm (200 cm−1). El ZnSe es una alternativa donde el vapor de humedad puede ser un problema, pero está limitado a aproximadamente 20 μm (500 cm−1).El CaF₂ es el material habitual para el infrarrojo cercano, ya que es más duro y menos sensible a la humedad que el KBr, pero no puede utilizarse más allá de unos 8 μm (1200 cm⁻¹).

Los divisores de haz de infrarrojo lejano se basan principalmente en películas de polímero y cubren un rango de longitud de onda limitado.La reflectancia total atenuada (RTA) es un accesorio del espectrofotómetro FTIR que mide las propiedades superficiales de muestras sólidas o de película delgada, en lugar de sus propiedades en masa. Generalmente, la RTA tiene una profundidad de penetración de aproximadamente 1 o 2 micrómetros, dependiendo de las condiciones de la muestra.En la práctica, el interferograma consiste en un conjunto de intensidades medidas para valores discretos de OPD. La diferencia entre valores sucesivos de OPD es constante. Por lo tanto, se requiere una transformada de Fourier discreta. Se utiliza el algoritmo de la transformada rápida de Fourier (FFT).Los primeros espectrómetros FTIR se desarrollaron para el infrarrojo lejano. Esto se debe a la tolerancia mecánica necesaria para un buen rendimiento óptico, la cual está relacionada con la longitud de onda de la luz utilizada. Para las longitudes de onda relativamente largas del infrarrojo lejano, las tolerancias de ~10 μm son adecuadas, mientras que para la región de la sal gema, las tolerancias deben ser superiores a 1 μm. Un instrumento típico fue el interferómetro cúbico desarrollado en el NPL y comercializado por Grubb Parsons. Utilizaba un motor paso a paso para accionar el espejo móvil, registrando la respuesta del detector tras cada paso.Con la llegada de las microcomputadoras económicas, fue posible contar con una computadora dedicada a controlar el espectrómetro, recopilar los datos, realizar la transformada de Fourier y presentar el espectro. Esto impulsó el desarrollo de espectrómetros FTIR para la región de la sal gema. Era necesario resolver los problemas de fabricación de componentes ópticos y mecánicos de altísima precisión. Actualmente, existe una amplia gama de instrumentos disponibles comercialmente. Aunque el diseño de los instrumentos se ha vuelto más sofisticado, los principios básicos siguen siendo los mismos. Actualmente, el espejo móvil del interferómetro se mueve a velocidad constante, y el muestreo del interferograma se activa al encontrar cruces por cero en las franjas de un interferómetro secundario iluminado por un láser de helio-neón. En los sistemas FTIR modernos, la velocidad constante del espejo no es estrictamente necesaria, siempre que las franjas del láser y el interferograma original se registren simultáneamente con una mayor frecuencia de muestreo y luego se reinterpolen en una cuadrícula constante, como lo inició James W. Brault. Esto confiere una precisión de número de onda muy alta al espectro infrarrojo resultante y evita errores de calibración del número de onda.La región del infrarrojo cercano abarca el rango de longitudes de onda entre la región de la sal de roca y el inicio de la región visible, a unos 750 nm. En esta región se pueden observar armónicos de vibraciones fundamentales. Se utiliza principalmente en aplicaciones industriales como el control de procesos y la imagen química.La espectroscopia FTIR puede utilizarse en todas las aplicaciones donde antes se utilizaba un espectrómetro dispersivo (véanse los enlaces externos). Además, la mayor sensibilidad y velocidad han abierto nuevas áreas de aplicación. Los espectros pueden medirse incluso cuando la energía llega muy baja al detector. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier se utiliza en la investigación en geología, química, materiales, botánica y biología.La FTIR también se utiliza para investigar diversos nanomateriales y proteínas en entornos de membranas hidrofóbicas. Estudios demuestran la capacidad de la FTIR para determinar directamente la polaridad en un punto determinado a lo largo de la estructura de una proteína transmembrana. Las características de enlace de diversos nanomateriales orgánicos e inorgánicos y su análisis cuantitativo pueden realizarse con la ayuda de la FTIR.Un microscopio infrarrojo permite observar muestras y medir espectros en regiones de hasta 5 micras de diámetro. Se pueden generar imágenes combinando un microscopio con detectores lineales o de matriz 2D. La resolución espacial puede alcanzar las 5 micras con decenas de miles de píxeles. Las imágenes contienen un espectro para cada píxel y pueden visualizarse como mapas que muestran la intensidad en cualquier longitud de onda o combinación de longitudes de onda. Esto permite visualizar la distribución de diferentes especies químicas dentro de la muestra. Esta técnica se ha aplicado en diversas aplicaciones biológicas, incluyendo el análisis de secciones de tejido como alternativa a la histopatología convencional, el examen de la homogeneidad de comprimidos farmacéuticos y la diferenciación de granos de polen morfológicamente similares.La resolución espacial del FTIR puede mejorarse aún más por debajo de la escala micrométrica integrándolo en una plataforma de microscopía óptica de barrido de campo cercano. La técnica correspondiente se denomina nano-FTIR y permite realizar espectroscopía de banda ancha en materiales en cantidades ultrapequeñas (virus individuales y complejos proteicos) y con una resolución espacial de 10 a 20 nm.La velocidad del FTIR permite obtener espectros de compuestos a medida que se separan mediante un cromatógrafo de gases. Sin embargo, esta técnica se utiliza poco en comparación con la GC-MS (cromatografía de gases-espectrometría de masas), que es más sensible. El método GC-IR es particularmente útil para identificar isómeros, que por naturaleza tienen masas idénticas. Las fracciones de cromatografía líquida son más difíciles debido al disolvente presente. Una excepción notable es la medición de la ramificación de la cadena en función del tamaño molecular en polietileno mediante cromatografía de permeación en gel, lo cual es posible utilizando disolventes clorados que no tienen absorción en la zona en cuestión.La medición del gas que se desprende al calentar un material permite la identificación cualitativa de la especie, complementando así la información puramente cuantitativa que proporciona la medición de la pérdida de peso.El análisis FTIR se utiliza para determinar el contenido de agua en piezas de plástico y materiales compuestos relativamente delgados, más comúnmente en el laboratorio. Estos métodos FTIR se han utilizado durante mucho tiempo para plásticos y se extendieron a los materiales compuestos en 2018, cuando Krauklis, Gagani y Echtermeyer los introdujeron. El método FTIR utiliza los máximos de la banda de absorbancia a aproximadamente 5200 cm−1, que se correlaciona con el contenido real de agua en el material.

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