FTIR工作原理

红外光谱分析法实验讲义 红外光谱仪主要有两种类型：色散型和干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）。色散型红外光谱仪是以棱镜或光栅作为色散元件，这类仪器的能量受到严格限制，扫描时间慢，且灵敏度、分辨率和准确度都较低。随着计算方法和计算技术的发展，20 世纪70 年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器——傅立叶变换红外光谱仪。 一、Fou rier 变换红外光谱仪（FTIR） Fou rier 变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson 干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行 Fou rier 变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和电子计算机两部分。这种新技术具有很高的分辨率、波数精度高、扫描速度极快（1 秒内可完成）、光谱范围宽、灵敏度高等优点。 Fourier 变换 红外光谱仪的内部结构： Nicolet 公司的AVATAR 360 FT-IR Fourier 变换 红外光谱仪工作原理： 工作原理：光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样信息的干涉图，由电子计算机采集，并经过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。 干涉图从数学观点讲，就是傅立叶变换，计算机的任务是进行傅立叶逆变换。 Michelson干涉仪工作原理： 仪器的核心部分是 Michelson 干涉仪，如图：M1 和 M2 为两块平面镜，它们直互垂直直放置，固定不动，则可沿图示方向作微小的移动，称为动镜。在和之间放置一呈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就被光束分裂器分成两束光——透射光1 和反射光2，其中透射光1 穿过BS 被动镜反射，沿原路回到 BS 并被反射到达探测器D，反射光2 则由固定镜沿原路反射回来通过BS 到达 D。这样，在探测器D 上所得到的1光和2 光是相干光。1 光和2 光的光程差为波长的整数倍时，为相长干涉；分数倍时为相消干涉，动镜连继转动获得干涉图。 Fourier 变换红外光谱仪的特点： （1）扫描速度极快 Fourier 变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有频率的信息，一般只要 1s 左右即可。因此，它可用于测定不稳定物质的红外光谱。而色散型红外光谱仪，在任何一瞬间只能观测一个很窄的频率范围，一次完整扫描通常需要 8、15、30s 等。 ...