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傅里葉紅外光譜儀能夠檢測到樣品中微量成分

更新時間:2025-03-27      瀏覽次數:192
  傅里葉紅外光譜儀是一種廣泛應用于化學分析、物質鑒定、結構分析和質量控制的儀器。利用紅外光譜技術分析物質的分子振動和旋轉特性,通過測量樣品吸收紅外輻射的特征,得到樣品的紅外吸收光譜,并進一步推斷其分子結構和組成成分。FTIR已成為化學、制藥、環境保護、材料科學等領域不可缺重要工具。
  核心原理是傅里葉變換原理。傅里葉變換可以將時間域(或頻率域)的信號轉換為另一種形式,使得我們能夠從復合的信號中提取出單一的成分。具體來說,FTIR通過干涉儀對紅外光譜進行干涉測量,再通過傅里葉變換將測得的干涉圖譜轉化為可解析的紅外吸收光譜。
 

 

  傅里葉紅外光譜儀的基本工作流程:
  1.紅外光源發射光線:紅外光源(通常是鎢燈或氘燈)發射出寬范圍的紅外輻射,涵蓋了不同的波長。
  2.干涉儀:紅外光通過干涉儀,在干涉儀中,紅外光被分成兩束,經過不同的路徑后重新合并。由于兩束光的路徑差異,它們相互干涉,產生一種干涉圖樣。
  3.樣品:干涉圖樣通過樣品,樣品對不同波長的紅外輻射有不同的吸收效應,這樣樣品對紅外光的吸收就形成了特征。
  4.探測器:吸收后的紅外輻射通過探測器進行記錄,得到干涉圖譜。
  5.傅里葉變換:得到的干涉圖譜通過傅里葉變換轉化為紅外吸收光譜,從而提供各波長下的吸光度數據。
  6.數據處理和分析:通過分析得到的光譜,研究人員可以得出樣品的分子結構、化學組成等信息。
  主要組成部分:
  1.光源:通常使用兩種光源,氘燈用于中紅外區(4000–400cm?¹),而鎢燈用于遠紅外區。光源提供的輻射范圍應覆蓋紅外光譜的各個重要波段。
  2.干涉儀:FTIR的干涉儀是其核心部分之一。常見的干涉儀類型是邁克耳孫干涉儀,它通過將紅外光分成兩束不同路徑的光線,再合并成干涉圖樣。通過調整干涉儀中的反射鏡位置,可以改變兩束光的路徑差,從而生成不同的干涉圖譜。
  3.樣品室:樣品放置在專門的樣品室中,樣品根據其物理性質可能被制備成薄膜、氣體、溶液等狀態。常見的樣品窗口材料有氟化鈣(CaF?)、氟化銫(CsI)和鍺(Ge)等,這些材料能夠有效地透過紅外光。
  4.探測器:探測器用于將干涉圖譜轉換為電信號。常用的探測器有熱電偶探測器、紅外熱釋電探測器和量子探測器等。探測器的選擇與所研究的紅外光譜范圍有關。
  5.計算機及數據處理系統:現代FTIR系統通常配備計算機和專用的軟件,用于處理傅里葉變換后的數據,生成紅外光譜,并進行譜圖分析。數據處理系統能夠進行圖譜的歸一化、平滑、基線校正等操作。
  傅里葉紅外光譜儀的優點:
  1.高靈敏度:能夠檢測到樣品中微量成分,尤其適用于含有復雜官能團的化合物。
  2.快速分析:能夠在較短的時間內獲取樣品的光譜,通常只需要幾秒鐘至幾分鐘。
  3.無損分析:對樣品不會造成破壞,適合用于對珍貴或難以重現的樣品進行分析。
  4.高分辨率:能夠提供高分辨率的光譜數據,適用于細致的分子結構分析。
  5.多功能性:不僅可以進行定性和定量分析,還可用于物質的質量控制和過程監控。

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