傅立叶变换红外光谱仪.doc

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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，惹起分子的
振动－转动能级的跃迁而形成的
光谱，因为出现在红外区，所以
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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，惹起分子的
振动－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。由于物质对红外光拥有选择性吸收，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剖析的依据。
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，而关于大量复杂的气、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地区。
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干预仪、探测器和计算机等组成。光源发出的红
外辐射，经干预仪转变为干预图，经过试样后获得含试样信息的干预图，有电子
计算机采集，并经过迅速傅立叶变换，获得吸收强度或透光率随频次或波数变化
的红外光谱图。
仪器主要零件
（1）光源
FTIR要求光源能发出稳定、能量强、发射度小的拥有连续波长的红外光。
往常使用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。
（2）Michelson干预仪
Michelson关涉仪示意图
FTIR的核心部分是Michelson干预仪（见上图）。在相互垂直的M1和M2
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之间放置一呈45度角的半透膜光束分裂器BS（beamsplitters），可使50%的
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入射光透过，其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干预仪后被BS分红两
束光——透射光Ⅰ和反射光Ⅱ。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Ⅱ则由固定镜M1沿原路反射回来，经过BS
抵达D。这样在D上所得的Ⅰ光和Ⅱ光是相干光。
如果进入干预仪的是波长为λ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Ⅱ光抵达D时位相相同，发生相长干预，
亮度最大。当M2移动入射光的λ/4距离时，则Ⅰ光的光程变化为λ/2，在D上两
光相差为180度，则发生相消干预，亮度最小。因此：
当动镜M2移动λ/4的奇数倍时，则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ/2的奇数倍，都
会发生相消干预；
当动镜M2移动λ/4的偶数倍时，则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ/2的偶数倍（即
为波长的整数倍），都会发生相长干预。
而部分相消干预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）F