傅里葉紅外光譜儀

傅里葉紅外光譜儀結(jié)構(gòu)組成

• 光源：為測定不同范圍的光譜設(shè)置多個(gè)光源，如鎢絲燈或碘鎢燈用于近紅外，硅碳棒用于中紅外，高壓汞燈及氧化釷燈用于遠(yuǎn)紅外。

• 分束器：邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件，作用是將入射光束分成反射和透射兩部分，再使之復(fù)合，根據(jù)使用波段范圍不同，在不同介質(zhì)材料上加相應(yīng)表面涂層構(gòu)成。

• 干涉儀：使光源發(fā)出的光分為兩束后形成光程差，再使之復(fù)合產(chǎn)生干涉，得到包含光源全部頻率和強(qiáng)度信息的干涉圖函數(shù)。

• 樣品池：用于放置待檢測的樣品，干涉光通過樣品池時(shí)，樣品會吸收特定波長的光，從而使干涉光攜帶樣品信息。

• 探測器：常用的有硫酸三甘鈦（TGS）、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等，用于檢測經(jīng)過樣品池后的干涉光，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

• 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：核心是計(jì)算機(jī)，功能是控制儀器操作、收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，將干涉圖函數(shù)進(jìn)行傅里葉變換，計(jì)算出原來光源的強(qiáng)度按頻率的分布。

工作原理

光源發(fā)出的光被分束器分為兩束，一束經(jīng)透射到達(dá)動鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動鏡反射再回到分束器，動鏡以恒定速度作直線運(yùn)動，使兩束光形成光程差產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池，含有樣品信息的干涉光到達(dá)檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進(jìn)行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。

主要特點(diǎn)

• 信噪比高：光學(xué)元件少，沒有光柵或棱鏡分光器，降低光損耗，干涉增加光信號，到達(dá)檢測器的輻射強(qiáng)度大。

• 重現(xiàn)性好：采用傅里葉變換處理光信號，避免了電機(jī)驅(qū)動光柵分光時(shí)帶來的誤差。

• 掃描速度快：按照全波段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，完成一次完整的數(shù)據(jù)采集只需一至數(shù)秒。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 材料科學(xué)：分析新型材料分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵，監(jiān)測材料在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變化，控制材料生產(chǎn)過程中的質(zhì)量。

• 化學(xué)研究：實(shí)時(shí)跟蹤化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂與形成，確定新合成化合物的官能團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)，監(jiān)測化學(xué)平衡體系中物質(zhì)濃度變化。

• 生命科學(xué)：用于蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的二級結(jié)構(gòu)研究，輔助疾病診斷，研究藥物與生物分子的相互作用。

• 環(huán)境科學(xué)：檢測大氣、水體、土壤中的污染物，研究大氣中光化學(xué)反應(yīng)、水體中污染物的降解反應(yīng)等。

傅里葉紅外光譜儀