红外傅里叶红外光谱仪(傅里叶红外光谱仪实验原理)

海潮机械 2023-01-17 12:10 编辑:admin 250阅读

1. 傅里叶红外光谱仪实验原理

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。

2. 傅里叶红外光谱仪图谱分析

一前者是根据光的色散来进行检测,后者是依靠光的干涉,由于光的光程差发生干涉,傅立叶变换器可将干涉图谱变换成光谱形式。

3. 傅里叶红外光谱仪操作

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。

4. 傅里叶红外光谱仪的原理

直接用红外光分光当然也可以,最早的红外光谱仪就是这样的,但是这样的红外光谱仪采集的效率很低,而且信噪比也不高,后来逐渐被傅立叶变换红外光谱仪做取代。红外光谱仪一般分为两类,一种是光栅扫描的,就是直接用红外光分光。目前很少使用了;另一种是迈克尔逊干涉仪扫描的,称为傅立叶变换红外光谱,这是目前最广泛使用的。

光栅扫描的是利用分光镜将检测光(红外光)分成两束,一束作为参考光,一束作为探测光照射样品,再利用光栅和单色仪将红外光的波长分开,扫描并检测逐个波长的强度,最后整合成一张谱图。傅立叶变换红外光谱是利用迈克尔逊干涉仪将检测光(红外光)分成两束,在动镜和定镜上反射回分束器上,这两束光是宽带的相干光,会发生干涉。

相干的红外光照射到样品上,经检测器采集,获得含有样品信息的红外干涉图数据,经过计算机对数据进行傅立叶变换后,得到样品的红外光谱图。

傅立叶变换红外光谱具有扫描速率快,分辨率高,稳定的可重复性等特点,目前被广泛使用。

5. 傅里叶红外光谱仪结构图

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. 傅里叶红外光谱仪测试方法

横坐标一般为波数,纵坐标为透射率过吸光度。

7. 傅里叶近红外光谱仪原理

通过对材料光谱的测量可以得到其光学性质。

传统的光谱技术包括反射光谱、吸收光谱、发光光谱和喇曼散射光谱, 它们都属于色散型光谱技术。色散型光谱仪测量的是光源经过光栅分光以后的光信号, 给出光强的波长分布。

色散型光谱仪分为紫外、可见光和红外光谱仪。

非色散型光谱仪包括傅立叶变换红外吸收光谱、光导电谱、光声光谱和光热光谱。它们具有更高的测量灵敏度。

对于光谱功能的认识,可以通过一个例子说明。

比如半导体的吸收光谱。半导体的本征吸收对应价带顶的电子吸收一个光子获得能量从而跨过能隙到导带底 ; 晶格吸收(一般是离子晶体的红外吸收)对应红外光激发相同频率的声子。 还有施主和受主的杂质吸收和激子吸收等等。

光的吸收就是在光的作用下由低能级向高能级的量子跃迁。

8. 傅里叶红外光谱分析仪原理

红外变换光谱可以通过三棱镜色散来查看。

9. 傅里叶红外吸收光谱仪的工作原理

红外光谱仪的原理是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。

对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。

10. 傅里叶红外光谱仪应用

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。