傅里葉紅外光譜儀

傅里葉紅外光譜儀結構組成

• 光源：為測定不同范圍的光譜設置多個光源，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紅外。

• 分束器：邁克爾遜干涉儀的關鍵元件，作用是將入射光束分成反射和透射兩部分，再使之復合，根據使用波段范圍不同，在不同介質材料上加相應表面涂層構成。

• 干涉儀：使光源發出的光分為兩束后形成光程差，再使之復合產生干涉，得到包含光源全部頻率和強度信息的干涉圖函數。

• 樣品池：用于放置待檢測的樣品，干涉光通過樣品池時，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，用于檢測經過樣品池后的干涉光，并將光信號轉換為電信號。

• 計算機數據處理系統：核心是計算機，功能是控制儀器操作、收集數據和處理數據，將干涉圖函數進行傅里葉變換，計算出原來光源的強度按頻率的分布。

工作原理

光源發出的光被分束器分為兩束，一束經透射到達動鏡，另一束經反射到達定鏡。兩束光分別經定鏡和動鏡反射再回到分束器，動鏡以恒定速度作直線運動，使兩束光形成光程差產生干涉。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檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數或波長的紅外吸收光譜圖。

主要特點

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

• 重現性好：采用傅里葉變換處理光信號，避免了電機驅動光柵分光時帶來的誤差。

• 掃描速度快：按照全波段進行數據采集，完成一次完整的數據采集只需一至數秒。

應用領域

• 材料科學：分析新型材料分子結構與化學鍵，監測材料在不同環境下的結構變化，控制材料生產過程中的質量。

• 化學研究：實時跟蹤化學反應中化學鍵的斷裂與形成，確定新合成化合物的官能團和分子結構，監測化學平衡體系中物質濃度變化。

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

• 環境科學：檢測大氣、水體、土壤中的污染物，研究大氣中光化學反應、水體中污染物的降解反應等。

傅里葉紅外光譜儀