傅里叶交换红外光谱仪(傅里叶变换光谱仪)

海潮机械 2023-01-06 06:47 编辑:admin 280阅读

1. 傅里叶变换光谱仪

光源发出的光被分束器(类似半透半反镜)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,动镜以一恒定速度作直线运动,因而经分束器分束后的两束光形成光程差,产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池,通过样品后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。

2. 傅里叶光谱仪

傅立叶红外光谱仪最核心的部分是 迈克尔逊干涉仪。可以说没有干涉仪就没有傅立叶变换红外光谱。

正是因为红外光源经过迈克尔逊干涉仪发生多色光相干,经过样品吸收之后,检测器检测到含有样品信息的红外干涉光的干涉图信号,再经过计算机将干涉图信号经过傅立叶变换,才转换成红外光谱。

其余的部件,如:检测器,光源,光学反射镜,采集卡,计算机等。

光源:用于产生宽带的红外光,样品吸收光源产生的红外光后引起样品分子的振动态跃迁,从而引其透过样品的红外光在相应波长上的透过强度的变化,这也是红外光谱能检测分子振动特征峰的理论来源。

光学反射镜:用于改变红外光的光路 检测器:用于检测透过样品的红外吸收信号,并将光信号转换成电信号传送给计算机的采集卡。

采集卡:用于采集检测器检测到的信号,并将信号存储、处理成光谱。

计算机:用于控制光谱仪的运行,协调迈克尔逊干涉仪,检测器和采集卡的运行、数据采集和处理。

3. 傅里叶变换光谱仪工作原理

傅里叶红外光谱仪(FT-IR)是分子吸收光谱,不同的官能团,化学键振动或转动,对不同波数的红外光有吸收,据此,可以测定出样品有哪些官能团或化学键存在或变化,用以物质的定性、定量、反应过程等的研究。

4. 傅里叶变换光谱仪仪器误差

普通透镜要求共轭面无像差,为此要消除各种像差。由几何关系可计算平行光入射在透镜后焦面得到的像高。因为,傅里叶变换透镜频谱面上能够获得有线性特征的位置与空间频率关系 。

普通透镜和傅里叶透镜对平行光输入在后焦面上光点的位置差:称频谱畸变。

普通透镜只有在很小时才符合傅里叶变换透镜的要求。要专门设计消除球差和慧差,适当保留畸变以抵消频谱畸变。

普通透镜(即使无像差),也只有在很小范围内才能得到准确的傅里叶谱,但对于谱点性质没有要求的场合,像差得到校正的普通透镜也是适合于作傅里叶变换用的。

为了克服普通透镜完成傅里叶变换所受到的限制,必须专门设计一种傅里叶变换透镜,它具有完成准确傅里叶变换的功能。

为了保证频谱的准确分布,必须让傅里叶透镜能产生一个与谱点非线性误差大小相等符号相反的畸变值。

如果不按常规对透镜进行校正像差,而保留适当的畸变,但消除透镜球差和慧差,即要求满足正弦条件,当出射光线满足正弦条件时,像点坐标与空间频率成线性关系。

由像差理论可知,当消除的球差和慧差时,必然剩余一定的畸变量。

这正是傅里叶透镜与普通成像透镜之间的区别。

5. 傅里叶变换光谱仪实验报告

一台典型的光谱仪主要由一个光学平台和一个检测系统组成。包括以下几个主要部分:

1、入射狭缝: 在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点。

2、准直元件: 使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上,如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。

3、色散元件: 通常采用光栅,使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。

4、聚焦元件: 聚焦色散后的光束,使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像,其中每一像点对应于一特定波长。

5、探测器阵列:放置于焦平面,用于测量各波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或其它种类的光探测器阵列。扩展资料1、光谱仪的分类:光谱仪的种类很多,分类方法也很多,根据光谱仪所采用的分解光谱的原理,可以将其分成两大类:经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是建立在空间色散(分光)原理上的仪器;新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器,故又称为调制光谱仪。经典光谱仪依据其色散原理可将仪器分为:棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪、干涉光谱仪。2、光谱仪的应用:光谱仪应用很广,在农业、天文、汽车、生物、化学、镀膜、色度计量、环境检测、薄膜工业、食品、印刷、造纸、生物医学应用、荧光测量、宝石成分检测、氧浓度传感器、真空室镀膜过程监控、薄膜厚度测量、LED测量、发射光谱测量、紫外/可见吸收光谱测量、颜色测量等领域应用广泛。

6. 傅里叶变换光谱仪中,获取直流信息的方法有哪些?

交流电幅值一般用有效值表示,对于正弦交流电,有时也用峰值表示。

正弦电量有效值等于峰值的1/√2倍。

频率由频率测量电路测取。或者对信号进行高速采样,再进行傅里叶变换,变换结果中幅值最大的分量对应的频率为信号频率,也称基波频率。后者精度较低,为了提高精度,可延长采样时间,频率分辨率等于被分析样本序列对应的时间的倒数。

至于谐波含量,如果是纯正弦波,不存在谐波含量。如果波形有畸变。可将傅里叶变换获得的各次谐波进行相关运算获得谐波含量。

波峰系数等于信号峰值除以有效值,正弦波的波峰系数等于√2。

7. 傅里叶变换光谱仪不出现干涉图

一、原理不同

1、红外分光光度计:由光源发出的光,被分为能量均等对称的两束,一束为样品光通过样品,另一束为参考光作为基准。这两束光通过样品室进入光度计后,被扇形镜以一定的频率所调制,形成交变信号,然后两束光和为一束,并交替通过入射狭缝进入单色器中。

2、傅里叶红外光谱仪:是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪。

二、构成不同

1、红外分光光度计:探测器将上述交变的信号转换为相应的电信号,经放大器进行电压放大后,转入A/D转换单位,计算机处理后得到从高波数到低波数的红外吸收光谱图。

2、傅里叶红外光谱仪:由红外光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。

三、应用不同

1、红外分光光度计:可广泛地应用在石油、化工、医药、环保、教学、材料科学、公安、国防等领域。

2、傅里叶红外光谱仪:广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。