傅立叶变换红外光谱仪.docx

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傅立叶变换红外光谱仪
（一）红外光谱的原理
红外吸收光谱是物质的分子 吸收了红外辐射后，引起分子的 振动一转动能级的跃迁而形成的 光谱，因为出现在红外区，所以 称之为红外光谱。由于物质对红外光具有选择性吸收，因此不同物质便有不同的 红外吸收光谱图，据此可判断物质的种类等，这就是红外光谱法定性分析的依据。
名称
波数，诃"
能级跃迁类型
近红外区
（泛频区）
-
13300-4000
键的
倍频吸收
中红外区
（基本振动
E）
*50
4000-200
分子中基团提动、分子
转动
远红外区
（转动区）
50-1000
200-10
分子转动、晶格（骨架）
掘动
其中，远红外光谱是由分子转动能级跃迁产生的转动光谱； 中红外和近红外 光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱。只有简单的气体或气态分子才能产 生纯转动光谱，而对于大量复杂的气、液、固态物质分子主要产生振动光谱。目 前中红外区是研究最多的区域。
1. 工作原理
傅立叶变换红外光谱仪（FTIR ）是红外光谱仪器的第三代。FTIR没有色散
元件，主要由光源、Michelson干涉仪、探测器和计算机等组成。光源发出的红 外辐射，经干涉仪转变为干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图， 有电子
计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光率随频率或波数变化 的红外光谱图。
2. 仪器主要部件
（1） 光源
FTIR要求光源能发出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。
通常使用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。
（2） Michelson 干涉仪
Michelson关涉仪示意图
FTIR的核心部分是 Michelson干涉仪（见上图）。在相互垂直的M1和M2 之间放置一呈45度角的半透膜光束分裂器 BS （ beam splitters ），可使50%的 入射光透过，其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干涉仪后被 BS 分成两
束光一一透射光I和反射光U。其中，透射光I穿过BS被动镜M2反射，沿原路回 到BS并被反射到探测器D;反射光U则由固定镜M1沿原路反射回来，通过BS 到达D。这样在D上所得的I光和U光是相干光。
如果进入干涉仪的是波长为入的单色光，开始时因 M1和M2与BS的距离 相等（此时称动镜M2处于零位），I光和U光到达）时位相相同，发生相长干涉， 亮度最大。当M2移动入射光的入/ 4距离时，则I光的光程变化为"2，在D上两 光相差为 180 度，则发生相消干涉，亮度最小。因此：
当动镜M2移动X/ 4的奇数倍时，则I光和U光的光程差为％2的奇数倍，都 会发生相消干涉;
当动镜M2移动X 4的偶数倍时，贝打光和U光的光程差为X2的偶数倍（即 为波长的整数倍） ，都会发生相长干涉。
而部分相消干涉则发生在上述两种位移之间。
（ 3）检测器
即上述之探测器D，一般可分为热检测器和光检测器两大类。
（ 4）记录系统
为红外工作软件。
（二） FTIR 的优点
1. 具有扫描速度极快的