一、傅里葉變換紅外光譜儀的結構組成
傅里葉變換(huan)紅(hong)外(wai)(Fourier Transform Infrared,FTIR)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)主要(yao)由(you)紅(hong)外(wai)光(guang)源、分束器、干(gan)涉(she)儀(yi)(yi)、樣(yang)品池(chi)、探測器、計算機數(shu)據(ju)處理系統、記錄系統等組成,是干(gan)涉(she)型紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)儀(yi)(yi)的(de)典(dian)型代表,不同于(yu)色散(san)型紅(hong)外(wai)儀(yi)(yi)的(de)工作原理,它沒有單色器和狹(xia)縫,利(li)用邁克爾遜干(gan)涉(she)儀(yi)(yi)獲得入(ru)射光(guang)的(de)干(gan)涉(she)圖(tu),然(ran)后(hou)通過傅里葉數(shu)學變換(huan),把時間域函數(shu)干(gan)涉(she)圖(tu)變換(huan)為頻率(lv)域函數(shu)圖(tu)(普通的(de)紅(hong)外(wai)光(guang)譜(pu)圖(tu))。
1、光源:傅里葉變換紅(hong)外(wai)光譜儀為測定(ding)不同范圍的光譜而設置有多個光源。通常用的是鎢絲燈(deng)或碘鎢燈(deng)(近(jin)紅(hong)外(wai))、硅(gui)碳(tan)棒(bang)(中紅(hong)外(wai))、高壓汞燈(deng)及氧(yang)化釷燈(deng)(遠(yuan)紅(hong)外(wai))。
2、分束(shu)器(qi):分束(shu)器(qi)是邁克爾遜干(gan)涉(she)儀(yi)的關鍵元件(jian)。其作用是將入射(she)光束(shu)分成(cheng)反(fan)射(she)和(he)透(tou)射(she)兩(liang)部分,然后再使(shi)之復(fu)合,如(ru)果可動鏡使(shi)兩(liang)束(shu)光造(zao)成(cheng)一定的光程差,則復(fu)合光束(shu)即可造(zao)成(cheng)相長或相消(xiao)干(gan)涉(she)。
對分(fen)束器(qi)的要求是:應在波數v處使入射(she)(she)光束透射(she)(she)和反射(she)(she)各半,此時(shi)被調制的光束振幅最大。根據使用波段范圍不(bu)同,在不(bu)同介(jie)質材料上(shang)加(jia)相(xiang)應的表面涂層,即構成分(fen)束器(qi)。
3、探(tan)測(ce)器(qi)(qi):傅里葉變換紅外光(guang)譜(pu)儀所(suo)用的探(tan)測(ce)器(qi)(qi)與色散型紅外分光(guang)光(guang)度計所(suo)用的探(tan)測(ce)器(qi)(qi)無本質的區別。常用的探(tan)測(ce)器(qi)(qi)有硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等。
4、數(shu)據(ju)處(chu)理系統:傅里(li)葉變(bian)換紅外光譜儀(yi)數(shu)據(ju)處(chu)理系統的核心(xin)是計算機,功能是控制(zhi)儀(yi)器(qi)的操(cao)作,收集數(shu)據(ju)和處(chu)理數(shu)據(ju)。
二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理
光(guang)(guang)(guang)源發出的(de)光(guang)(guang)(guang)被分束(shu)(shu)(shu)器(類(lei)似半(ban)(ban)透半(ban)(ban)反鏡)分為兩(liang)束(shu)(shu)(shu),一(yi)束(shu)(shu)(shu)經透射到(dao)達動(dong)鏡,另一(yi)束(shu)(shu)(shu)經反射到(dao)達定鏡。兩(liang)束(shu)(shu)(shu)光(guang)(guang)(guang)分別(bie)經定鏡和動(dong)鏡反射再回到(dao)分束(shu)(shu)(shu)器,動(dong)鏡以(yi)一(yi)恒定速度作直(zhi)線運動(dong),因而經分束(shu)(shu)(shu)器分束(shu)(shu)(shu)后(hou)的(de)兩(liang)束(shu)(shu)(shu)光(guang)(guang)(guang)形成(cheng)光(guang)(guang)(guang)程差,產生(sheng)干(gan)涉(she)(she)。干(gan)涉(she)(she)光(guang)(guang)(guang)在分束(shu)(shu)(shu)器會合后(hou)通(tong)(tong)過樣品池(chi),通(tong)(tong)過樣品后(hou)含有樣品信息的(de)干(gan)涉(she)(she)光(guang)(guang)(guang)到(dao)達檢(jian)測器,然(ran)后(hou)通(tong)(tong)過傅里葉變(bian)換對(dui)信號進行處理,最終(zhong)得到(dao)透過率(lv)或吸光(guang)(guang)(guang)度隨波數或波長的(de)紅外吸收光(guang)(guang)(guang)譜圖。
傅里葉紅外(wai)光譜(pu)儀克服了色散型光(guang)譜(pu)儀分辨能力(li)低(di)、光(guang)能量輸出小、光(guang)譜(pu)范圍窄、測量時間長等缺點。它不(bu)僅可(ke)以(yi)測量各種氣體、固(gu)體、液體樣品(pin)的(de)吸收、反(fan)射(she)光(guang)譜(pu)等,而且可(ke)用(yong)于短時間化(hua)學反(fan)應測量。目前,紅外光(guang)譜(pu)儀在電(dian)子、化(hua)工、醫學等領域均(jun)有著廣(guang)泛的(de)應用(yong)。