红外光谱仪？

红外光溥仪

红外分光计

红外分光计

通过物质的红外辐射透射率的仪器。得到的谱图称为红外谱图。分子的振转光谱主要在红外波段。通过红外光谱法可以确定分子的键长和键角，并由此推断分子的三维构型。根据得到的力常数可以推断化学键的强度，从简正频率可以计算出热力学函数。而红外光谱最广泛的应用在于化学成分的分析，根据特征吸收峰的强度来确定混合物中各组分的含量。红外光谱是公认的重要分析工具。

发展概况20世纪40年代中期，出现了双光束红外光谱仪。它们大多采用棱镜作为色散元件，称为棱镜红外光谱仪。50年代末，以光栅为色散元件的光栅红外光谱仪问世。由于气象和大气污染研究的需要以及电子技术的发展，基于干涉调频光谱技术的傅里叶变换红外光谱仪从20世纪60年代开始迅速发展，这种仪器具有分辨率高、扫描速度快的特点，对于微弱信号和微小样品的测定具有很大的优势。

色散红外光谱仪棱镜红外光谱仪和光栅红外光谱仪都是色散光谱仪。大多数色散型双光束红外光谱仪采用光学零平衡系统。主要由光源、单色仪、探测器、电子放大器和记录机构五部分组成(图1【色散红外光谱仪示意图】)。

如果样品光路中没有放置样品，或者样品光路和参比光路的吸收条件相同，检测器将不会输出信号。如果将样品插入样品的光路中，样品的吸收会破坏两束光的平衡，探测器会有信号输出。放大后，该信号用于驱动梳状光阑进入参考光路阻挡辐射，直到参考光路的辐射强度等于样品光路的辐射强度。这就是所谓的光学零平衡法。参考光路上被梳状光阑削弱的能量等于样品吸收的能量。因此，当触针和梳状振膜同步移动时，直接记录样品的吸收率。此外，一些仪器使用双光束电比率记录系统。在该系统中，在放大之后，在检测中输出的电信号不用于驱动梳状光阑，而是输入到解调器，从而可以解调代表样本光束和参考光束的电信号。这两个独立的电信号在数字比率计中进行比较，并由数模转换器转换成模拟输出(对应于透射率)，并由X-Y记录器记录。这种记录机制最大的特点就是信噪比高。

干涉型红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪主要由光学探测部分和计算机部分组成。光学部分主要由迈克尔逊干涉仪组成。干涉仪将来自光源的信号以干涉图的形式发送到计算机进行傅里叶变换的数学处理，并将干涉图恢复为光谱图。

迈克尔逊干涉仪由两个相互垂直的平面镜M和M以及一个角度分别为45至MM的分光镜组成(图2【迈克尔逊干涉仪和干涉图】)。其中m可以沿箭头方向匀速运动，m是固定平面镜从m和m反射进入探测器前两束光的光程差，随平面镜m的匀速直线运动而周期性变化，因此，对于有频率的单色光，干涉图的强度为

()= () cos (2)其中是光程差；()是光源(被测物体)的强度，是一个恒定值。对于多色光源，干涉图()是光源中不同频率产生的干涉图强度的叠加。结果是一个快速衰减的干涉图，中间有一个非常对称的图形。单色光和多色光的干涉图如图2中的B和C所示【迈克尔逊干涉仪和干涉图】。数学上，多色光干涉图中的变化部分表示为

[379-01]这是在光源中整合频率范围的结果。根据傅里叶变换的原理，光源的光谱分布可以由()计算。

[379-02]

干涉图包含光源频率和强度随频率分布的所有信息。因此，如果将具有红外吸收的样品放在干涉仪的光路中，由于样品吸收了某些频率的能量，干涉图的强度曲线会发生相应的变化。通过对包含每个频率的强度信息的干涉图进行傅里叶变换，可以获得红外光谱。然而，这种变换的数学运算非常冗长，为了得到频率和强度的精确值，必须由电子计算机来完成。傅里叶变换红外光谱仪的排列和操作如图3【傅里叶变换红外光谱仪排列和操作示意图】。

干涉图案是通过对来自光源的辐射进行干涉扫描而获得的。探测器将干涉图光信号转换成电信号，经数字化后进入计算机进行傅里叶变换，最后显示为光谱并记录下来。

文献学

页（page的缩写）R. Griffiths，化学红外傅里叶变换光谱学，Wiley-Interscience，纽约，1975。