傅立叶变换红外光谱仪的基本构成及其工作原理

2014年3月（下）[摘要]阐明了傅立叶变换红外波谱仪的工作原理，并对其的特征进行了归纳和小结，对红外波谱的应用做一简略描述。[关键词]FTIR；红外光；干涉仪；干涉图谱；应用傅立叶红外波谱仪（FTIR）的基本原理及其应用王明智（长春市经侦局民事科学技术研究所，江西南昌）1傅立叶红外波谱仪（FTIR）的发展历程原本的红外分光色度计，是一种用棱镜作为分光器件的棱镜式衍射型分光色度计，仪器对环境要求W为严苛，对盐度、湿度W为敏感，码率也相对低。之后出现了基于光栅的散射x实现分光的光栅式红外分光色度计，T于选用W为先进的光栅复制及刻制技术，大大提升了仪器的帧率，扩宽了检测短线，对控温、恒湿要求有所下Y。晚清出现的傅里叶红外波谱仪（，FTIR），它的分光是基于干涉调幅x实现，是干涉型红外波谱仪器的典型代表，具备建立的功能，优良的特点，它的出现为红外波谱的应用开辟了新的领域[1]。2傅里叶红外波谱仪（FTIR）的基本构成及其工作原理2.1仪器的基本构成1）光源：光源能发射出稳定、高硬度连续波速的红外光，一般用能斯特（）灯、碳化硅或涂有稀土缩聚物的钴铬旋状钨丝。

2）干涉仪：迈克尔逊（）干涉仪的作用是将复色光变为干涉光。中红外干涉仪中的分束器主要是T硝酸钾材料制成的w近红外分束器通常以石英和CaF2为材料w远红外分束器通常膜和网格固体材料制成。3）测量器：检查器通常分为热测量器和光检查器两大类。热测量器是把这些电厂材料的晶体置于两块金属o中，当光照射到晶体上时，晶体表面电势分布变化，T此可以测定红外幅射的功率。热测量器有氘代盐酸三甘肽（DTGS）、钽酸锂（）等类别。光监测器是运用材料受光照射后，T于导电功耗的变化x形成讯号，最常用的光测量器有锑化烟、汞镉碲等类别[2]。2.2工作原理当某一速率的红外光线聚焦照射在被剖析的样品时，3果样品分E中某个配体的震动速率与所照射红外线速率相似都会形成L振，这个氢键就吸收一定速率的红外线，把分E吸收的红外线的状况用仪器记录出来，便能得到反映a样成分特点的波谱，从x猜想缩聚物的类别和结构[3]。傅立叶变换红外波谱仪是一种非衍射型红外吸收波谱仪，其光学系:的主体是迈克尔逊（）干涉仪，干涉仪的结构3图所示。图1干涉仪原理图干涉仪主要T两个互成90°夹角的平面镜（动镜和定镜）和一个分束器所构成。

定镜、动镜和分束器组成了傅立叶变换红外波谱仪的核心部件———迈克尔逊干涉仪。动镜在r动中要与定镜Q持90°夹角。分束器具备半透明性质，坐落动镜与定镜h$并与他们呈45°夹角放置。T光源射来的一束红外光踏入干涉仪后被分束器分为两束：一束透射光（T）和一束反射光（R）。透射光（T）经动镜的反射到分束器后又分为两部份，一部份透射返回光源（TT），另一部份经反射抵达样品（TR）w反射光（R）经定镜的反射到分束器后又分成两部份，一部份经反射返回光源（RR），另一部份透射抵达样品（RT）。也就是说，经过样品抵达干涉仪测量器的有两束光，并s这两束相干光被叠加，随@动镜的r动这两光束的光程差会改变，进x形成干涉，得到干涉图，据此&出干涉图函;的傅立叶正弦变化图谱即得波谱，这就是你们所熟悉的傅立叶变换[4]。图2傅里叶变换红外波谱仪工作原理3FTIR的特性1）用Wn的扫描时$。T于干涉仪的多S特点，FTIR完成全部波谱元的扫描记录通常在1s左右，比普通的分光色度计扫描f度增加了;百倍。2）具备W高的辨别能力。在整个波谱范围内FTIR的判断能力达到0.100cm-1，有些仪器由于制造W为精密，判断能力并且能达到0.005cm-1。

3）波谱范围的研究很宽，FTIR仅改变分束器和光源就可以研究整个红外区的波谱。4）巨大的幅射通量。在FTIR的干涉仪中由于.有双缝的局限性，平面镜头的大小决定了干涉仪的幅射通量大小，在相似码率下，其幅射通量远远小于衍射型仪器的幅射通量。FTIR的此特点得其具备很高的灵敏度，非常适用于弱讯号波谱的测定。5）杂散幅射很低。有些杂散幅射在抵达侦测器后，会形成不同的干涉环纹，当变换为波谱后，杂散幅射会被加以辨别下来傅里叶红外光谱仪原理图片，一般在全波谱范围内可高于0.30%。6）可以研究G量a样。由于FTIR光束截面W少（约1mm左右），可研究单纤维、单晶体物质，对于痕量剖析及G量物质的剖析极为重要，计算机化的现代红外波谱仪，3果选用显G红外波谱技术傅里叶红外光谱仪原理图片，被测样品仅'几纳克（10-9g）w或选用基质分离红外技术，测出样品的红外吸收波谱仅'要几皮克样品（10-12g）。4应用在气态、液态及固态样品中，红外波谱技术都有应用，有机、无机及高分E等缩聚物都可用红外波谱技术检验。远红外、近红外及偏振光红外技术，会成为FTIR技术的新的发展方向，}有高压红外、红外光声波谱、红外遥感技术、可控变温红外、拉曼波谱和衍射波谱技术等也会陆续出现，这种现代化联用技术的不断涌现，将红外波谱测试技术成112