一、傅里葉變換紅外光譜儀的結構組成
傅里葉變(bian)(bian)換(huan)(huan)紅(hong)(hong)外(wai)(Fourier Transform Infrared,FTIR)光(guang)譜儀(yi)主要由紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)源、分(fen)束器(qi)、干(gan)(gan)涉(she)(she)儀(yi)、樣品池、探(tan)測器(qi)、計算機(ji)數據處理系統(tong)(tong)、記錄系統(tong)(tong)等組成,是干(gan)(gan)涉(she)(she)型(xing)紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)譜儀(yi)的(de)典型(xing)代表(biao),不同(tong)于色(se)散(san)型(xing)紅(hong)(hong)外(wai)儀(yi)的(de)工作原理,它沒有單色(se)器(qi)和狹縫,利用(yong)邁克(ke)爾遜(xun)干(gan)(gan)涉(she)(she)儀(yi)獲(huo)得(de)入(ru)射光(guang)的(de)干(gan)(gan)涉(she)(she)圖(tu),然后通過(guo)傅里葉數學(xue)變(bian)(bian)換(huan)(huan),把時(shi)間域(yu)函(han)數干(gan)(gan)涉(she)(she)圖(tu)變(bian)(bian)換(huan)(huan)為頻率域(yu)函(han)數圖(tu)(普通的(de)紅(hong)(hong)外(wai)光(guang)譜圖(tu))。
1、光(guang)(guang)源:傅里葉變(bian)換紅(hong)外(wai)光(guang)(guang)譜(pu)儀為測定不同范圍的光(guang)(guang)譜(pu)而設置有多個光(guang)(guang)源。通常用(yong)的是鎢(wu)絲燈或碘鎢(wu)燈(近紅(hong)外(wai))、硅碳(tan)棒(bang)(中紅(hong)外(wai))、高壓汞燈及氧化釷燈(遠紅(hong)外(wai))。
2、分(fen)束(shu)器(qi):分(fen)束(shu)器(qi)是(shi)(shi)邁克爾(er)遜干涉儀(yi)的關鍵元件。其(qi)作用(yong)是(shi)(shi)將入射光(guang)束(shu)分(fen)成反(fan)射和透射兩(liang)(liang)部分(fen),然后再使(shi)(shi)之復(fu)合(he),如果可動鏡使(shi)(shi)兩(liang)(liang)束(shu)光(guang)造成一定的光(guang)程差,則復(fu)合(he)光(guang)束(shu)即可造成相長或相消干涉。
對分束(shu)器(qi)的(de)要求是:應在(zai)波(bo)數v處(chu)使(shi)入射光(guang)束(shu)透射和反射各(ge)半,此時被調制的(de)光(guang)束(shu)振幅(fu)最大(da)。根據使(shi)用波(bo)段(duan)范圍不(bu)同,在(zai)不(bu)同介(jie)質材(cai)料上加相應的(de)表面涂(tu)層,即(ji)構成(cheng)分束(shu)器(qi)。
3、探(tan)測(ce)器:傅里葉變換紅外(wai)光(guang)譜儀(yi)所用(yong)(yong)的(de)探(tan)測(ce)器與色散型(xing)紅外(wai)分光(guang)光(guang)度(du)計所用(yong)(yong)的(de)探(tan)測(ce)器無本質的(de)區別。常用(yong)(yong)的(de)探(tan)測(ce)器有硫酸(suan)三(san)甘鈦(TGS)、鈮酸(suan)鋇鍶(si)、碲鎘汞、銻化銦(yin)等。
4、數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)處(chu)理(li)系統:傅里葉(xie)變換紅外光(guang)譜(pu)儀數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)處(chu)理(li)系統的(de)核心是計算機(ji),功能是控(kong)制儀器的(de)操作(zuo),收集數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)和處(chu)理(li)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)。
二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理
光(guang)源(yuan)發(fa)出的(de)光(guang)被分(fen)(fen)(fen)(fen)束(shu)(shu)(shu)器(類似半(ban)透(tou)半(ban)反(fan)鏡(jing))分(fen)(fen)(fen)(fen)為兩束(shu)(shu)(shu),一束(shu)(shu)(shu)經(jing)透(tou)射(she)(she)到(dao)達動(dong)鏡(jing),另一束(shu)(shu)(shu)經(jing)反(fan)射(she)(she)到(dao)達定(ding)鏡(jing)。兩束(shu)(shu)(shu)光(guang)分(fen)(fen)(fen)(fen)別經(jing)定(ding)鏡(jing)和動(dong)鏡(jing)反(fan)射(she)(she)再(zai)回到(dao)分(fen)(fen)(fen)(fen)束(shu)(shu)(shu)器,動(dong)鏡(jing)以一恒定(ding)速度作直線運動(dong),因而經(jing)分(fen)(fen)(fen)(fen)束(shu)(shu)(shu)器分(fen)(fen)(fen)(fen)束(shu)(shu)(shu)后(hou)的(de)兩束(shu)(shu)(shu)光(guang)形(xing)成光(guang)程差(cha),產(chan)生(sheng)干(gan)涉。干(gan)涉光(guang)在(zai)分(fen)(fen)(fen)(fen)束(shu)(shu)(shu)器會合后(hou)通過樣(yang)(yang)(yang)品(pin)池(chi),通過樣(yang)(yang)(yang)品(pin)后(hou)含有(you)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)信(xin)息的(de)干(gan)涉光(guang)到(dao)達檢測器,然后(hou)通過傅(fu)里(li)葉(xie)變換對信(xin)號(hao)進(jin)行處理,最終得到(dao)透(tou)過率或(huo)吸光(guang)度隨波數或(huo)波長的(de)紅外吸收光(guang)譜圖。
傅里葉紅外光譜儀克(ke)服了色(se)散型光譜(pu)儀分辨能力低、光能量(liang)輸(shu)出(chu)小、光譜(pu)范圍窄、測量(liang)時(shi)間長(chang)等(deng)缺點。它不僅可以測量(liang)各種氣體、固(gu)體、液體樣品(pin)的(de)(de)吸收、反(fan)射光譜(pu)等(deng),而且可用于短時(shi)間化(hua)學反(fan)應(ying)測量(liang)。目前(qian),紅外光譜(pu)儀在電子、化(hua)工、醫學等(deng)領域(yu)均有著廣泛(fan)的(de)(de)應(ying)用。