一、傅里葉變換紅外光譜儀的結構組成
傅(fu)里(li)葉變換(huan)紅外(Fourier Transform Infrared,FTIR)光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)主要由紅外光源、分束器(qi)、干(gan)(gan)(gan)涉(she)儀(yi)(yi)(yi)、樣(yang)品池、探測(ce)器(qi)、計(ji)算機數(shu)(shu)據處理系(xi)(xi)統、記錄(lu)系(xi)(xi)統等組(zu)成(cheng),是干(gan)(gan)(gan)涉(she)型紅外光譜(pu)儀(yi)(yi)(yi)的(de)典型代表,不同于(yu)色散型紅外儀(yi)(yi)(yi)的(de)工作原理,它沒有單色器(qi)和(he)狹(xia)縫,利用邁克(ke)爾遜干(gan)(gan)(gan)涉(she)儀(yi)(yi)(yi)獲得入射光的(de)干(gan)(gan)(gan)涉(she)圖,然后通(tong)過傅(fu)里(li)葉數(shu)(shu)學變換(huan),把時間域函數(shu)(shu)干(gan)(gan)(gan)涉(she)圖變換(huan)為頻率域函數(shu)(shu)圖(普通(tong)的(de)紅外光譜(pu)圖)。
1、光(guang)源:傅里葉(xie)變換紅外(wai)光(guang)譜(pu)(pu)儀為測定不同范圍(wei)的光(guang)譜(pu)(pu)而設(she)置有多個(ge)光(guang)源。通常用的是鎢絲燈或(huo)碘鎢燈(近紅外(wai))、硅(gui)碳(tan)棒(中紅外(wai))、高壓汞燈及氧化釷燈(遠紅外(wai))。
2、分(fen)束(shu)(shu)器:分(fen)束(shu)(shu)器是邁克(ke)爾(er)遜干涉(she)儀(yi)的(de)關(guan)鍵元件。其作用(yong)是將入射光(guang)束(shu)(shu)分(fen)成(cheng)反射和透射兩部分(fen),然后(hou)再使之復合,如果可(ke)動鏡使兩束(shu)(shu)光(guang)造成(cheng)一(yi)定(ding)的(de)光(guang)程差,則復合光(guang)束(shu)(shu)即可(ke)造成(cheng)相(xiang)長或(huo)相(xiang)消干涉(she)。
對分束(shu)器的(de)要求是(shi):應在波(bo)數(shu)v處使(shi)入射光束(shu)透(tou)射和(he)反射各半,此(ci)時被調制的(de)光束(shu)振幅最(zui)大。根據使(shi)用波(bo)段(duan)范圍不(bu)同,在不(bu)同介質(zhi)材料上加相(xiang)應的(de)表(biao)面涂層,即構成(cheng)分束(shu)器。
3、探(tan)測器(qi):傅里葉(xie)變換紅外光(guang)譜儀所(suo)用(yong)(yong)的探(tan)測器(qi)與色散型紅外分(fen)光(guang)光(guang)度計所(suo)用(yong)(yong)的探(tan)測器(qi)無本質的區別。常(chang)用(yong)(yong)的探(tan)測器(qi)有(you)硫酸(suan)(suan)三甘鈦(TGS)、鈮酸(suan)(suan)鋇(bei)鍶(si)、碲鎘汞、銻化銦等。
4、數據處(chu)(chu)理系(xi)統(tong):傅里葉(xie)變換(huan)紅外光(guang)譜儀數據處(chu)(chu)理系(xi)統(tong)的核(he)心是(shi)計算機,功(gong)能(neng)是(shi)控制儀器的操作,收(shou)集數據和處(chu)(chu)理數據。
二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理
光(guang)源發出的光(guang)被(bei)分(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)(類似(si)半(ban)透半(ban)反鏡(jing))分(fen)為(wei)兩(liang)(liang)(liang)束(shu)(shu),一束(shu)(shu)經透射到(dao)(dao)達動鏡(jing),另(ling)一束(shu)(shu)經反射到(dao)(dao)達定鏡(jing)。兩(liang)(liang)(liang)束(shu)(shu)光(guang)分(fen)別經定鏡(jing)和(he)動鏡(jing)反射再回到(dao)(dao)分(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi),動鏡(jing)以(yi)一恒(heng)定速度(du)作直線運動,因(yin)而經分(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)分(fen)束(shu)(shu)后(hou)(hou)的兩(liang)(liang)(liang)束(shu)(shu)光(guang)形成(cheng)光(guang)程差,產生干(gan)涉。干(gan)涉光(guang)在分(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)會合后(hou)(hou)通(tong)(tong)過(guo)樣(yang)品池,通(tong)(tong)過(guo)樣(yang)品后(hou)(hou)含有(you)樣(yang)品信息的干(gan)涉光(guang)到(dao)(dao)達檢測器(qi)(qi),然后(hou)(hou)通(tong)(tong)過(guo)傅(fu)里(li)葉變換對信號進行處理,最終得到(dao)(dao)透過(guo)率或吸(xi)光(guang)度(du)隨波(bo)數(shu)或波(bo)長(chang)的紅(hong)外吸(xi)收光(guang)譜圖。
傅里葉(xie)紅外(wai)光譜(pu)儀克服了色散型光譜(pu)儀(yi)分(fen)辨能(neng)力低、光能(neng)量輸(shu)出小、光譜(pu)范圍窄、測(ce)量時間長等(deng)缺點。它不僅(jin)可以測(ce)量各種氣體、固(gu)體、液體樣品的吸收、反射光譜(pu)等(deng),而且(qie)可用(yong)于(yu)短時間化(hua)學(xue)反應測(ce)量。目前,紅外光譜(pu)儀(yi)在電(dian)子、化(hua)工(gong)、醫(yi)學(xue)等(deng)領域均有著廣泛的應用(yong)。