傅里叶红外光谱仪

傅里叶红外光谱仪结构组成

• 光源：为测定不同范围的光谱设置多个光源，如钨丝灯或碘钨灯用于近红外，硅碳棒用于中红外，高压汞灯及氧化钍灯用于远红外。

• 分束器：迈克尔逊干涉仪的关键元件，作用是将入射光束分成反射和透射两部分，再使之复合，根据使用波段范围不同，在不同介质材料上加相应表面涂层构成。

• 干涉仪：使光源发出的光分为两束后形成光程差，再使之复合产生干涉，得到包含光源全部频率和强度信息的干涉图函数。

• 样品池：用于放置待检测的样品，干涉光通过样品池时，样品会吸收特定波长的光，从而使干涉光携带样品信息。

• 探测器：常用的有硫酸三甘钛（TGS）、铌酸钡锶、碲镉汞、锑化铟等，用于检测经过样品池后的干涉光，并将光信号转换为电信号。

• 计算机数据处理系统：核心是计算机，功能是控制仪器操作、收集数据和处理数据，将干涉图函数进行傅里叶变换，计算出原来光源的强度按频率的分布。

工作原理

光源发出的光被分束器分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以恒定速度作直线运动，使两束光形成光程差产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。

主要特点

• 信噪比高：光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低光损耗，干涉增加光信号，到达检测器的辐射强度大。

• 重现性好：采用傅里叶变换处理光信号，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差。

• 扫描速度快：按照全波段进行数据采集，完成一次完整的数据采集只需一至数秒。

应用领域

• 材料科学：分析新型材料分子结构与化学键，监测材料在不同环境下的结构变化，控制材料生产过程中的质量。

• 化学研究：实时跟踪化学反应中化学键的断裂与形成，确定新合成化合物的官能团和分子结构，监测化学平衡体系中物质浓度变化。

• 生命科学：用于蛋白质、核酸等生物大分子的二级结构研究，辅助疾病诊断，研究药物与生物分子的相互作用。

• 环境科学：检测大气、水体、土壤中的污染物，研究大气中光化学反应、水体中污染物的降解反应等。

傅里叶红外光谱仪