红外光谱分析仪基础知识
前言 (2)
第一章红外光谱法及相关仪器 (4)
一. 红外光谱概述 (4)
1. 红外光区的划分 (4)
2. 红外光谱法的特点 (5)
3. 产生红外吸收的条件 (5)
二. 红外光谱仪 (6)
1. 红外光谱仪的主要部件 (6)
2. 红外光谱仪的分类 (9)
3. 红外光谱仪各项指标的含义 (12)
三．红外光谱仪的应用 (15)
四．红外试样制备 (16)
四．红外光谱仪的新进展 (17)
前言
分析仪器常使用的分析方法是光谱分析法，光谱分析法可分为吸收光谱分析法和发射光谱分析法，而吸收光谱分析法又是目前应用最广泛的一种光谱分析方法：它包括有核磁共振，X射线吸收光谱，紫外-可见吸收光谱，红外光谱，微波谱，原子吸收光谱等。但最常用的则是原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱，这些方法的最基本原理是物质（这里说物质都是指物质中的分子或原子，下同）对电磁辐射的吸收。还有拉曼光谱和荧光光谱，也是比较常用的手段，它们的原理是基于物质发射或散射电磁辐射。其实物质与电磁辐射的作用还有偏振、干涉、衍射等，由此发展而成的是另外一系列的仪器，如椭偏仪、测糖仪、偏光显微镜、X射线衍射仪等等，这些仪器都不是基于光谱分析法，不是我们介绍的重点。
吸收光谱可分为原子吸收光谱和分子吸收光谱。当电磁辐射与物质相互作用时，就会发生反射、散射、透射和吸收电磁辐射的现象，物质所以能够吸收光是由物质本身的能级状态所决定的。例如原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光。因此，如有一波长连续的光照射单原子元素的蒸气（如汞蒸气、钠蒸气等），将会产生一系列的吸收谱线。由于在一般情况下原子都处于基态，通常只有能量相当于从基态跃迁到激发态的所谓主系谱线出现在原子的吸收光谱中。
而分于吸收光谱则比较复杂。它们不是分立的谱线而是许多吸收带。因为每一个分子的能量包括三部分，即分子的电子能量、振动能量和转动能量。每一种能量都是量子化的。当电子有一种能级跃迁到另一能级时，可能同时还伴有振动能级和转动能级的跃迁。应此分子吸收光谱是一系列的吸收带。通常引起原子或分子中外层价电子的跃迁需要1.5-8.0ev的能量，其相应的辐射波长在
150nm-800nm之间，这是紫外－可见吸收光谱的波长范围。引起振动跃迁或振动－转动跃迁的能量是0.05-1.2ev，相应的辐射波长在1.0-25μm之间，这是红外光谱的范围。
各类电磁辐射的波长列于下表：
由于不通物质的原子、分子具有不同的结构，因此也就具有不同的能级状态，只有入射光的能量满足Bohr 条件，才能被物质吸收，即：
2121hv E E =-
其中，h 是普朗克常数（Planck Constant ），21v 是入射光的频率，2E 和1E 分别是跃迁前后的电子能级。因此，每一种物质的原子或分子都具有它本身的特征吸收谱线和吸收带，这就是吸收光谱用于定性分析的理论依据。
而对于同一种物质，对入射光吸收的多少则服从朗伯－比尔（Lambert-Beer ）定律：
0log I A bc I
ε== 式中，A 为吸光度，又称为消光度或光密度；I 0为入射光强度，I 为透射光强度；
ε为摩尔吸光系数，b 为吸光厚度（cm ），c 为吸光物质的溶度（mol/L ）。
即物质对光的吸收度与物质的溶度和吸光厚度成正比，这就是吸收光谱法的定量分析的理论基础。
根据我们公司的产品，下面重点介绍紫外-可见吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱和荧光光谱。按常规的顺序，一般顺序是先介绍紫外－可见，后介绍红外，但鉴于我们的目前的特殊情况（傅立叶红外光谱仪和结石分析系统正在推广），先把红外光谱的相关知识介绍给大家是有必要的。
第一章红外光谱法及相关仪器
Infrared Spectrometry & Instrument
一. 红外光谱概述
红外光谱又称为分子振动转动光谱，它和紫外－可见光谱一样，也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区城的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。红外光谱法不仅能进行定性和定量分析，而且从分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子结构。
1. 红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间，其波长范围约为0.75～1000μm。根据实验技术和应用的不同，通常将红外区划分成三个区：近红外光区（0.75～2.5μm)，中红外光区(2.5～25μm）和远红外光区（25～1000μm)，如下表：其中中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱。
红外吸收光谱常用Tλ
-曲线来表示。纵坐标是透射百分比T%，横坐
-或T v
标是波长或波数v（单位是cm-1）。如下图所示的是聚苯乙烯薄膜的红外光谱。
现横坐标常用波数表示，这样便于与Raman光谱相比较。上图中向下的是吸收峰，向上的是谷。
2. 红外光谱法的特点
与紫外－可见吸收光谱不同，产生红外光谱的红外光的波长要长得多，因此光子能量低。物质分子吸收红外光后，只能引起振动和转动能级跃迁，不会引起电子能级跃迁。所以红外光谱一般称为振动－转动光谱。
紫外－可见吸收光谱常用于研究不饱和有机化合物，特别是具有共扼体系的有机化合物。而红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物。因此除了单原子分子和同核分子。如Ne、He、O2、和H2等之外，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收。红外吸收谱带的波数位置、波峰的数目及其强度反映了分于结构上的特点，可以用来鉴定未知物的分子结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与分子组成或其化学基团的含量有关，可用作进行定量分析和纯度鉴定。
红外及拉曼光谱都是分子振动光谱，通过谱图解析可以获取分子结构的信息。任何气态、液态、固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的。具有用量少、分析速度快、不破坏试样等特点，使红外光谱法成为现代分析化学和结构化学的不可缺少的工具。但对于复杂化合物的结构测定，还需配合紫外光谱、质谱和核磁共振波谱等其他方法，才能得到满意的结果。
3. 产生红外吸收的条件
这个我们不需要深入了解，知道就行了。红外光谱是由于分子振动能级跃迁产生的，物质分子吸收红外辐射应满足两个条件：
a．分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化
b．照射分子的红外辐射频率与分子某种振动频率相同
二. 红外光谱仪
19世纪初人们通过实验证实了红外光的存在。二十世纪初人们进一步系统地了解了不同官能团具有不同红外吸收频率这一事实。1950年以后出现了自动记录式红外分光光度计。随着计算机科学的进步，1970年以后出现了傅立叶变换型红外光谱仪。红外测定技术如全反射红外、显微红外、光声光谱以及色谱-红外联用等也不断发展和完善，使红外光谱法得到广泛应用。
第一代红外光谱仪（上世纪50年代）使用的是滤光片分光系统，此类仪器只能在单一或少数几个波长下测定（非连续波长），灵活性差，而且波长稳定性、重现性差，现已淘汰。目前市场上常见的红外光谱仪主要有两类：色散型（即光栅式）红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪，它们分别采用第二代和第三代分光技术的红外光谱仪，它们是我们重点介绍对象。
红外光谱仪与紫外-可见分光光度计的组成基本相同，由光源、样品室、单色仪以及检测器等部分组成。两种仪器在各元件的具体材料上有较大差别。色散型红外光谱仪的单色仪一般在样品池之后。
1. 红外光谱仪的主要部件
红外光源
一般分光光度计中的氘灯、钨灯等光源能量较大，要观察分子的振动能级跃迁，测定红外吸收光谱，需要能量较小的光源。黑体辐射是最接近理想光源的连续辐射。满足此要求的红外光源是稳定的固体在加热时产生的辐射，常见的有如下几种。
能斯特灯
能斯特灯的材料是稀土氧化物，做成圆筒状(20×2 mm)，两端为铂引线。其工作温度为1200-2200K。此种光源具有很大的电阻负温度系数，需要预先加热并设计电源电路能控制电流强度，以免灯过热损坏。
碳化硅棒
尺寸为50×5mm,工作温度1300-1500K。与能斯特灯相反,碳化硅棒具有正的电阻温度系数,电触点需水冷以防放电。其辐射能量与能斯特灯接近,但
在>2000cm-1区域能量输出远大于能斯特灯。
白炽线圈
用镍铬丝螺旋线圈或铑线做成。工作温度约1100K。其辐射能量略低于前两种，但寿命长。
检测器
紫外－可见分光光度计所用的光电管或光电倍增管不适用于红外区，这是应为红外光谱区的光子能量较弱，不足以引发光电子发射。常用的红外检测器有热检测器、热释电检测器和光电导检测器三种。前两种用于色散型仪器中，后两种在傅立叶变换红外光谱仪中多见。
热检测器
热检测器依据的是辐射的热效应。辐射被一小的黑体吸收后，黑体温度升高，测量升高的温度可检测红外吸收。以热检测器检测红外辐射时，最主要的是要防止周围环境的热噪声。一般使用斩光器使光源辐射断续照射样品池。
热检测器最常见的是热电偶（有时又称为高真空热电偶）。将两片金属铋熔融到另一不同金属如锑的两端，就有了两个连接点。两接触点的电位随温度变化而变。检测端接点做成黑色置于真空舱内，有一个窗口对红外光透明。参比端接点在同一舱内并不受辐射照射，则两接点间产生温差。热电偶可检测出10-6K的温度变化。
热释电检测器
热释电检测器使用具有特殊热电性质的绝缘体，一般采用热电材料的单晶片作为检测元件，如硫酸三苷肽(NH2CH2COOH)3H2SO4，简称TGS。在电场中放一绝缘体会使绝缘体产生极化，极化度与介电常数成正比。但移去电场，诱导的极化作用也随之消失。而热释电材料即使移去电场，其极化也并不立即消失，极化强度与温度有关。当辐射照射时，温度会发生变化，从而影响晶体的电荷分布，这种变化可以被检测。热电检测器通常做成三明治状。将热电材料晶体夹在两片电极间，一个电极是红外透明的，容许辐射照射。辐射照射引起温度变化，从而晶体电荷分布发生变化，通过外部连接的电路可以测量。电流的大小与晶体的表面积、极化度随温度变化的速率成正比。当热释电材料是铁电体，当温度升至某一特定值时极化会消失，此温度称为居里点。TGS的居里点为47°C。热释电检测器的响应速率很快，可以跟踪干涉仪随时间的变化，故多用于傅立叶变换红外光谱仪中。目前使用最广泛的是氘化的TGS即DTGS，它的居里温度是62°C，热电系数小于TGS。
光电导检测器
光电导检测器采用半导体材料薄膜，如Hg-Cd-Te（碲镉汞）或PbS或InSb （锑化铟），将其置于非导电的玻璃表面密闭于真空舱内。则吸收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带，从而降低半导体的电阻，产生信号。
Hg-Cd-Te缩写为MCT，该检测器用于中红外区及远红外区。这种检测器比热释电检测器灵敏（至少比DTGS大10倍），在FTIR及GC-FTIR（气相色谱-傅立
叶变换红外光谱联用技术）仪器中获得广泛应用。此外，PbS检测器常用于近红外区室温下的检测。
以上两个部件是色散型红外光谱仪和傅立叶红外光谱仪所共有的，对于色散型红外光谱仪还有几个关键部件：如单色仪、光栅、狭缝等；对于傅立叶变换红外光谱仪，它还有迈克耳孙干涉仪、分束器、透明窗片、数据处理系统等关键部件。下表是一些分束器的介绍：
常用分束器类型和适用波段范围
现在通用型FTIR中常用KBr镀Ge膜的分束器。透明窗片KBr，KRS-5（由溴化铊－碘化铊组成，有毒，很少使用）。
2. 红外光谱仪的分类
A．色散型红外光谱仪
上世纪70年代中期至80年代，色散型红外光谱仪诞生，到目前为止，国内还有厂家在生产，用户还有很多。该仪器的特点是：
采用双光束结构。使用单光束仪器时，大气中的H2O、CO2在重要的红外区域内有较强的吸收，因此需要一参比光路来补偿，使这两种物质的吸收补偿到零。采用双光束光路可以消除它们的影响，测定时不必严格控制室内的湿度及人数。
单色器在样品室之后。由于红外光源的低强度，检测器的低灵敏度(使用热电偶时)，故需要对信号进行大幅度放大。而红外光谱仪的光源能量低，即使靠近样品也不足以使其产生光分解。而单色器在样品室之后可以消除大部分散射光而不至于到达检测器。
斩光器转动频率低，响应速率慢，以消除检测器周围物体的红外辐射。
色散型仪器的主要不足：
1）需采用狭缝，光能量受到限制；
2）扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器联用；
3）不适于过强或过弱的吸收信号的分析。
此外由于内部移动部件较多，此类仪器最大的弱点是光栅或反光镜的机械轴长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性。因此色散型红外光谱仪自身局限性很大，现在已经逐步被傅立叶红外光谱仪取代。
下图是色散型红外光谱仪的结构：
光栅式红外光谱仪的结构
上图中，光源发出的光被分成两束，分别作为参比光和样品光通过样品池。各光束交替通过扇形镜M7，利用参比光路的衰减器（又称为光楔或减光器）对经参比光路和样品光路的光的吸收强度进行对照。因此通过参比和样品后溶剂的影响被消除，得到的谱图就是样品本身的吸收。
B. 傅立叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer FTIR）的特点和结构
前面介绍的以光栅作为色散元件的红外光谱仪在许多方面已不能完全满足需要。由于采用了狭缝，能量受到限制。尤其在远红外区能量很弱；它的扫描速度太慢，使得一些动态的研究以及和其他仪器（如色谱）的联用发生困难；对一些吸收红外辐射很强或者很弱的样品的测定及痕量组分的分析等，也受到一定的限制。随着光电子学尤其是计算机技术的迅速发展，70年代出现了新一代的红
外光谱测量技术和仪器——基于干涉调频分光的Fourier变换的红外光谱仪。这种仪器不用狭缝，因而消除了狭缝对通光量的限制，可以同时获得光谱所有频率的全部信息。它具有许多优点：扫描速度快，测量时间短，可在1s内获得红外光谱，适于对快速反应过程的追踪，也便于和色谱法联用；灵敏度高，检出量可达10-9～10-12g；分辨本领高，波数精度可达0.01cm-1；光谱范围广，可研究整个红外区（10000～10cm-1）的光谱；测定精度高，重复性可达0.1%，而杂散光小于0.01％。
下图是FTIR的结构
傅立叶变换红外光谱仪的结构
光源发出的光被分束器分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，从而产生干涉。动镜作直线运动,因而干涉条纹产生连续的变换。干涉光在分束器会合后通过样品池，然后被检测器（傅立叶变换红外光谱仪的检测器有TGS，DTGS，MCT等）接收，计算机处理数据并输出。
有好多人不明白为什么仪器角傅立叶变换红外光谱仪，不清楚傅立叶变换的含义，下面有必要简单介绍FTIR的数学原理。
周期性的运动可在两种域(Domain)中得到表征：一种表征域是表现出周期性的域，例如，电(磁)场强度随时间(空间)的分布，就是在时(空)域中表征光波的特征；另一种表征域是运动状态按某一周期性参数(频率、波长、波数等)的分布，可统称为频域。这两种城中表征同一运动状态．可通过傅里叶变换(Fourier Transform，简称FT)相互转变。通常所说的某种光的光谱是指该光包含的不同频
率成分的强度按频率的分布，因此光谱就是光在频率域中的表征。下图是某频率的两种单色光分别在空间域（时域）和频域的表征。
相干的复色光，在空间x 处电场强度的叠加是：
0()()cos 2E x f xd σπσσ∞
=⎰ 其中()f σ是光强度按波数σ的分布函数，很明显E(x)、()f σ分别是光时域和频域的表征，上述关系式就是傅立叶变换式。可以通过FT 把光在时域和频域的表征相互转换：
0()()cos 2f E x xdx σπσ∞
=⎰ 我们用迈克耳孙干涉仪可以得到红外光的时域谱，通过FT 就可以得到光的频率（波数）分布。这就是仪器名称的由来。
3. 红外光谱仪各项指标的含义
A ．光谱范围
红外的整个谱区的波长范围根据ASTM （American Society of Testing
Materials ，美国材料实验协会）定义为780－2526nm 。而在一般应用中大家往往把700－2500nm 或700－2600nm 作为近红外谱区，并通常把它分为2段，700－1100nm 的短波近红外谱区和1100－3600nm 的长波近红外诺区。短波近红外谱区更适合做透射分析，故又叫近红外透射区，长波近红外谱区更适合做反射或漫反射分析，也称之为近红外反射区。
仪器的波长范围指该红外光谱仪所能记录的光谱范围，它影响能实现分析测试的项目，主要取决于仪器的光源种类、分光系统、检测器类型和透光材料。专用的红外仪器往往只覆盖单一波段，如美国Zeltex 的ZXl01型手持式辛烷值分
析仪用700－1100nm的短波近红外谱区，AGMED公司的土壤快速分析仪用的1650－2650nm的长波近红外谱区；而通用型的红外仪器往往覆盖整个红外谱区。
B．分辨率
红外光谱仪器的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰可分辨的最小波长间隔，表示仪器实际分开相邻两谱线的能力，往往用仪器的单色光带宽来表示，它是仪器最重要的性能指标之一，也是仪器质量的综合反映。
仪器的分辨率主要取决于仪器的分光系统的性能。对色散型仪器而言，还与光源的强度、检测器的灵敏皮有关，光源的强度大、检测器的灵敏度高可减小狭缝宽度，降低单色光带宽，提高仪器的分辨率。而对用多通道检测器的仪器，仪器的分辨卒与检测器的像素有关，单位长度像素越多分辨率越高。对于滤光片型近红外光谱仪器，滤光片的带宽就是仪器的分辨率。仪器的分辨率主要影响光谱仪器获得测定样品光谱的质量，从而影响分析的准确性，对于一台仪器的分辨率是否满足要求，这与待测样品的光谱特征有关，有些物质光谱重叠、特征复杂，要得到满意的分析结果，就要求较高的仪器分辨率。
C．波长准确度
波长准确度是指仪器所显示的波长值和分光系统实际输出单色光的波长值之间相符的程度。波长准确度可用波长误差，即上述两值之差来表示。保证波长准确度是红外光谱仪器能够准确测定样品光谱的前提，是保证分析结果的准确度前提。红外分析结果一般是通过用已知化学值的标准样品建立的模型来分析待测样品，如果波长准确度不能保证，整组数据就会因波长平移而使每个数据出现偏差，造成分析结果的误差。波长准确度主要决定于光学系统的结构，此外还受温度的影响。傅里叶变换红外光谱仪器一般内部有波长校正系统，所以波长准确度很高；而色散型近红外光谱仪器和滤光片型近红外光谱仪器的波长准确度相对低些，需用已知波长值且性质比较稳定的标推物质经常进行校正。
D．波长精确度
波长精确度又称波长重复性，是指对同一样品进行多次扫描，光谱谱峰位置间的差异程度或重复性，通常用多次测量某一谱峰所得波长的标准差来表示。波长精确度是体现仪器稳定性的—个重要指标，取决于光学系统的结构，与波长准
确度一样，也会影响分析结果的准确性。如果仪器的光学系统全部设计成固定不动，则仪器的波长的精确度就会很高。
E．光度准确度
光度准确度是指仪器对某物质进行透射或漫反射测量时，测得的光度值与该物质真实值之差。主要是由检测器、放大器、信号处理电路的非线性引起。它会直接影响近红外定量分析结果的准确度。
F．信噪比
信噪比就是样品吸光度与仪器吸光度噪声的比值。仪器吸光度噪声是指在一定的测量条件下，在确定的波长范围内对样品进行多次测量，得到光谱吸光度的标准差。仪器的噪声主要取决于光源的稳定性、放大器等电子系统的噪声、检测器产生的噪声及环境噪声，如电子系统设计不良、元件质量低劣、仪器接地不良、工作环境潮湿、外界电磁干扰多会使仪器噪声增大。信噪比是红外光谱仪器非常重要的一项指标，直接影响分析结果的准确度与精确度；因为红外光谱分析是一门弱信号提取技术，在一个很强的背景信号下提取出相对很弱的有用信息，得到分析结果，所以信噪比对近红外光谱仪器尤为重要。对于高档仪器，一般要求信噪比达到105。
G．杂散光强度
杂散光是指分析光以外被检测器接收的光，主要是由于光学器件表面的缺陷、光学系统设计不良或机械零部件表面处理不良与位置不当等引起的，尤其是光栅型红外光谱仪器的设计中，杂散光的控制非常关键，往往是导致仪器测量出现非线性的主要原因。杂散光对分析测量的影响在分析高吸光度样品时更为明显。
H．分析速度
红外光谱仪器往往被用于实时、在线的品质检测和监测，分析样品的数量往往比较多，所以分析速度也是值得注意的一项重要指标。仪器的分析速度主要由仪器的扫描速度决定。仪器的扫描速度是指在仪器的波长范围内，完成一次扫描得到一个光谱所需要的时间。不同仪器类型扫描速度相差很大，如多通道仪器因同时接收全部的光信息，速度取决于电子电路对信息的处理时间上，所以速度很快，一般为几十毫秒；傅里叶变换红外光谱仪器的扫描速度一般为1s左右；而
传统的光栅型红外光谱仪器的扫描速度相对较慢，一般需几分钟，而利用大口径振动凹面光栅，如丹麦福斯公司（Foss）设计的NIR System系列光栅型近红外光谱仪器，扫描速度达1.8次／s。AOTF型近红外光谱仪器由于采用声光调制产生单色光，所以扫描速度也非常快，一般达5000个波长点/s。
还有一个指标容易被忽略，这就是软件功能及数据处理能力：
“软件就是仪器，仪器技术就是软件技术”，软件是近外光谱仪器的主要组成部分。红外光谱仪器的软件一般由两部分组成，一部分是仪器控制平台软件，它控制仪器的硬件，进行光谱数据采集，这部分各个厂家差别不大，并已有可能发展形成一个通用仪器操作平台软件；另一部分是数据处理软件，红外光谱仪器的数据处理软件通常由光谱数据预处理、校正模型建立和未知样品分析三大部分组成，其核心是校正模型建立部分软件，它是光谱信息提取的手段，直接影响到分析结果的准确性，一些好的软件，都有其独到的建立校正模型的算法，以便尽可能准确地提供样品信息。
三．红外光谱仪的应用
红外吸收光谱具有高度的特征性，除光学异构外（指分子结构完全相同，物理化学性质相近，但旋光性不同的物质。这是由于分子链上不对称碳原子所带基团的排列方式不同所形成，又称立体异构），没有两种化合物的红外光谱是完全相同的。红外光谱中往往具有几组相关峰可以相互佐证而增强了定性和结构分析的可靠性，随此在官能团定性方面，是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的。红外光谱法可测定链、位置、顺反、晶型等异构体，而质谱法对异构体的鉴别则无能为力；红外光谱测定的样品范围广，无机、有机、高分子等气、液、固态样品都可测定。而核磁样品需配在特定的试剂（氘代试剂）中，质谱样品需有—定蒸气压；红外光谱测定的样品用量少（一般只需数毫克）、测定速度快（FTIR 仅需数秒钟），仪器操作简便、重现件好；设备比核磁、质谱便宜得多，并且已积累了大量标准红外光谱图可供查阅，所以它在有机物和高聚物的定性与结构分析中已得到普及应用。
红外吸收光谱法也有其局限性，即有些物质不能产生红外吸收峰。例如原子（Ar、Ne、He等），单原子离于（K+、Na+、Ca2+等），同质双原于分子（H2、
O2、N2等）以及对称分子都无吸收峰：有些物质不能用红外光谱法鉴别，例如光学异构体，不同分子量的同一种高聚物往往不能鉴别。因此一些复杂物质的结构分析，还必须用控曼光谱、核磁、质谱等方法配合。此外，红外光谱中的一些吸收峰，尤其是指纹峰往往不能作理论上的解释，它不像核磁谱峰那样都有其归属。定量分析的准确度和灵敏度低于可见－紫外吸收光谱法。
由于红外吸收光谱法具有许多突出的优点，因此它在与化学有关的许多领域都有广泛应用。在煤和石油化工产品以及染料、药物、生物制品、食品、环保等有机化合物的研究方面，用于产品纯度或基团的鉴定，异构体的鉴别，分子结构的推断，化学反应机理的研究以及定量分析；在合成纤维、橡胶、塑料、涂料和粘合剂等高聚物研究方面，用于单体、聚合物、添加剂的定性、定量和结构分析。端基、支化度、共聚物系列分布等链结构的研究，以及结晶度、取向性等聚集态结构的研究。还用于高聚物力学性能、聚合反应和光热老化机理等研究；在无机化合物研究方面，用于粘土、矿石、矿物等类型的鉴别及其某些加工工艺过程的研究，用于某些新型无机材料的测试，例如Si3N4中杂质SiO2及Si／N比的测定，光纤中杂质OH基的测定，半导体材料内O2、C等杂质元素的测定和GaAs外延层厚度的测定，高聚物中天机填料的鉴别、催化剂表面结构、化学吸附和催化反应机理的研究以及络合物性质与结构研究等方面。此外，红外吸收光谱法还用于分子结构的基础研究，例如通过测定分子键长、键角来推断分子的立体构型。通过测定简振频率、计算力常数来推测化学键的强弱等等。
四．红外试样制备
1．对试样的要求
1）试样应为“纯物质”（>98%），通常在分析前，样品需要纯化；对于GC-FTIR则无此要求。
2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；
3）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。
2．制样方法
液体或溶液试样
1）沸点低易挥发的样品：液体池法。
2）高沸点的样品：液膜法（夹于两窗片之间）。
3）固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中。
固体式样
1）压片法：
1~2mg样品+200mg KBr→干燥处理→研细。
粒度小于2 m（散射小）→混合压成透明薄片→直接测定；
2）石蜡糊法：
试样→磨细→与液体石蜡混合→夹于窗片间；(石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃)。
3）薄膜法：
高分子试样→加热熔融→涂制或压制成膜；
高分子试样→溶于低沸点溶剂→涂渍于窗片→挥发除溶剂
红外光谱仪压片技巧
压片质量不正常的分析
由KBr粉末引起的问题：现象 1. 透过片子看远距离物体透光性差，有光散射2. 不规则疙瘩斑原因 1. KBr不纯，至少混有第二种碱金属卤化物2. KBr
受潮或结块纠正办法1. 选用纯的KBr2. 干燥。
由试样引起的问题：现象1. 片子出现许多白色斑点，其余部分清晰透明 2. 不规则疙瘩或全部呈云雾状混浊 3. 呈半透明或云雾状混浊原因1. 研磨不均，有少量粗粒2. 样品受潮 3. 样品本身性质之故纠正办法1. 重新研磨2. 干燥或抽真空时间长些3. 选用其他制样方法。
由压片技术引起的问题：现象1. 整个片子不透明 2. 刚压好片子很透明，1分钟后出现不规则云雾状混浊 3. 片子中心出现云雾状原因1. 压力不够，加上分散不好2. 抽真空不够3. 砧空或压舌面不平整纠正方法1. 重新研磨2. 检查真空度，延长抽真空时间3. 调换新的或重抛
五．红外光谱仪的新进展
近年来出现为某些特定场合而开发专用红外光谱仪的现象，这在近红外光谱仪中更加明显。
现在有一些新的技术运用到光栅式近红外光谱仪中：如使用以固定频率摆动的大口径全息凹面光栅，可以大大降低扫描时间（2s左右）；采用固定光路多通道检测技术，接收器有两种一般是二极管阵列(Photodiode Array，PDA)检测器和采用电荷耦合器件（Charger Coupled Device，CCD），这类仪器采用全息光栅分光，加之检测器的通道数达1024或2048个，可获得很好的分辨率。由于检测器对所有波长的单色光同时检测，在1s内可完成几十次或上百次的扫描累加，从而得到较高的信噪比和灵敏度。可以方便地进行定性和定量分析。由于仪器光路固定，整个仪器内无移动性部件，仪器波长准确度和重复性得到保证，使用的耐久性和可靠性得到提高。这类仪器也很适合作为现场分析仪器和在线分析仪器使用。
声光可调滤光型近红外光谱仪器被认为是20世纪90年代近红外光谱技术最突出的进展。由于采用声光器件分光，该仪器的最大特点是无机械移动部件，测量速度快、精度高、准确性好，提高工作的可靠性和维修费用，可以稳定地长时间工作。它的分辨率也很高，目前可以达到0.01nm，波长调节速度快，一般4000nm/s。
还有一些领域的特殊要求，需要分析C-H、O-H、N-H等官能基。由于这些吸收都是在近红外区，由此发展而来的仪器称为近红外光谱仪。现已广泛应用于农业、食品加工、石油化工、制药、烟草、纺织等领域。
红外光谱图解析大全 一、预备知识 （1）根据分子式计算不饱和度公式： 不饱和度Ω＝n4+1+(n3-n1)/2其中： n4：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）， n3：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）， n1：化合价为1价的原子个数（主要是H,X原子） （2）分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物；而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收； （3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔2200~2100 cm-1，烯1680~1640 cm-1 芳环1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺、反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团； （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。 二、熟记健值 1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm-1） 一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下，接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃：烯烃C-H伸缩（3100~3010cm-1），C=C伸缩(1675~1640 cm-1)，烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm-1）。 3.炔烃：炔烃C-H伸缩振动（3300cm-1附近），三键伸缩振动（2250~2100cm-1）。 4.芳烃：芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H面外弯曲振动880~680cm-1。 芳烃重要特征：在1600，1580，1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1，依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化，在芳香化合物红外谱图分析中，常用判别异构体。 5.醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，
红外光谱仪的原理及应用化学知识 1. 红外光谱仪的原理 红外光谱仪是一种用于研究物质分子结构和化学键信息的仪器。它基于红外光 的作用，通过测量物质吸收、透射或散射红外辐射来得到样品的红外光谱。下面将介绍红外光谱仪的基本原理。 1.1 受激辐射 红外光谱仪的工作原理基于量子物理学中的受激辐射现象。当物质受到一定波 长范围的红外光照射时，物质分子中原本处于低能级的分子能级会吸收光子的能量，使分子跃迁到一个高能级的较稳定状态，这称为受激辐射。 1.2 分子振动和红外光 分子在不同情况下会发生不同类型的振动，包括伸缩振动、弯曲振动和扭转振 动等。而这些分子振动的频率恰好与红外光的频率范围相对应，因此红外光谱可以被用来探测和分析这些分子振动。 1.3 红外光谱仪的光学系统 红外光谱仪的光学系统包括光源、样品室、光栅、探测器等组件。光源会发出 一定波长范围内的红外光，样品室中的样品会与光发生相互作用，通过样品吸收或散射后的光信号，经过光栅分散，在探测器上产生信号，进而转化为样品的红外吸收光谱。 2. 应用化学知识 红外光谱仪在化学分析中具有广泛的应用。下面将介绍红外光谱仪在一些化学 领域的应用知识。 2.1 有机化学 红外光谱仪在有机化学中的应用非常重要。通过观察和分析样品的红外光谱， 可以确定有机物中的官能团和化学键的类型，从而确定有机物的结构和组成。例如，红外光谱可以用来识别酮、醛、羧酸等官能团，确定有机化合物的基本结构。 2.2 药物分析 红外光谱仪在药物分析中也起着重要作用。药物中的各种成分可以通过红外光 谱进行定性和定量分析。通过红外光谱仪可以确定药物中的官能团和化学键，进而分析药物的纯度、含量等参数。这对于药物质量控制和药效评估非常重要。
红外光谱仪的原理及应用方法 1. 红外光谱仪的原理 红外光谱仪是一种用于分析样品中化学物质的仪器。它基于红外光谱技术，通 过测量样品在红外光波段的吸收特性，来确定样品中的化学物质的成分和结构。红外光谱仪的原理主要包括以下几个方面： •红外辐射源：红外光谱仪使用的红外辐射源通常为热电偶或钨丝灯。 这些辐射源能够产生红外光波段的辐射光。 •样品室：红外光谱仪的样品室通常是一个封闭的空间，用于放置样品和测量光的传输。样品室通常可以保持恒定的温度和湿度，以确保准确的测量结果。 •光学系统：红外光谱仪的光学系统主要包括红外光源、样品和检测器。 光源发出的红外光通过样品，被检测器接收并转换为电信号。 •检测器：红外光谱仪的检测器通常是一种能够测量红外光强度的器件。 常见的检测器包括热电偶、半导体探测器和光电倍增管。检测器接收到的光信号经过放大和处理后，可用于生成红外光谱图。 •数据处理：红外光谱仪的数据处理部分主要包括光谱图的绘制和分析。 通过对光谱图进行峰值分析、峰位标定和谱图匹配，可以确定样品中的化学物质的种类和含量。 2. 红外光谱仪的应用方法 红外光谱仪在化学、生物、医药、环保等领域有着广泛的应用。下面列举几种 常见的应用方法： 2.1 定性分析 红外光谱仪可以通过样品在红外光谱范围内的吸收特性，确定样品中存在的化 学官能团和化学键。通过与已知化合物的光谱图对比，可以判断未知样品的化学成分和结构。 2.2 定量分析 红外光谱仪也可以用于定量分析。通过测量红外光谱图中特定吸收峰的峰值强 度与样品中物质浓度的关系，可以建立定量分析模型。这种方法对于含有特定官能团的化合物的定量分析非常有效。
红外线光谱仪使用说明书 一、简介 红外线光谱仪是一种广泛应用于化学、生物、医学等领域的分析仪器。本使用说明书旨在帮助用户正确操作红外线光谱仪，以获得准确 的分析结果。 二、安装 1. 红外线光谱仪应安装在稳定的工作台面上，以确保运行时的稳定性。 2. 仔细阅读产品说明书，按照说明安装仪器所需合适的电源和连接线。 3. 确保仪器周围环境无干扰，避免灰尘、湿度等因素影响仪器的使用。 三、操作步骤 1. 打开电源开关，并确保设备正常启动。 2. 选择相应的实验模式，如透射模式或反射模式，根据样品类型和 分析需求进行选择。 3. 根据需求调节波数范围，确保波数范围符合分析的要求。 4. 准备样品，并放置到样品夹架上，确保样品在仪器的测试范围内。
5. 校准仪器，点击校准按钮进行仪器的校准，确保仪器输出准确可 靠的结果。 6. 启动扫描功能，仪器开始对样品进行红外线光谱扫描。 7. 等待扫描结束后，将结果保存或打印出来，以备后续分析和参考。 四、注意事项 1. 在操作过程中，请注意仪器的安全和稳定性，防止碰撞或摔落。 2. 严禁将湿润的手或化学试剂接触到仪器部件，以防止损坏或事故 发生。 3. 操作前请先了解红外线光谱仪的基本原理和性能，以确保能正确 操作。 4. 当发现异常情况时，如仪器出现故障或读数不准确等，应及时联 系专业技术人员进行维修和检修。 5. 使用完毕后，务必关闭电源开关，并进行仪器和工作台的清洁。 五、维护保养 1. 定期清洁红外线光谱仪的镜头和样品夹架，以保持良好的工作状态。 2. 定期检查连接线是否松动或破损，并采取相应的维修措施。 3. 进行定期仪器校准，以确保仪器的准确性和稳定性。
红外光谱原理及仪器 红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于研究物质分子之间的相互 作用以及它们的结构。红外光谱原理及仪器的了解对于理解红外光谱分析 的过程和结果有着重要的意义。 红外光谱原理基于分子的振动和转动。当物质受到红外辐射时，分子 中的键振动或分子整体的转动会吸收特定的红外波长。红外光谱谱图是以 波数或波长为横坐标，吸收强度为纵坐标的图像，可以提供物质内部结构 信息和化学键的类型。 红外光谱仪器主要由光源、样品室、分光器、探测器和数据处理系统 组成。常见的红外光源包括红外灯和四极矩阵，它们可以产生红外光谱所 需的波数范围。样品室用于放置样品，并保证样品在红外辐射下的稳定性。分光器负责分离不同波数的红外光，通常采用光栅或光柱的结构，可以选 择不同的波数范围进行分析。探测器用于测量样品对红外辐射的吸收，常 见的探测器包括热电偶和半导体探测器。数据处理系统可以将探测到的信 号转化为谱图，并进行数据处理和分析。 红外光谱仪器有多种类型，包括紫外-可见-红外光谱仪、傅里叶变换 红外光谱仪和激光光谱仪等。紫外-可见-红外光谱仪可以覆盖广泛的波数 范围，可以进行吸收谱和透射谱的测量。傅里叶变换红外光谱仪利用傅里 叶变换技术将时间域的信号转换为频率域的信号，具有高分辨率和高灵敏度，广泛应用于红外光谱分析。激光光谱仪利用激光器产生的单色激光进 行谱线选择和测量，具有高分辨率和高灵敏度，适用于对微量样品的分析。 红外光谱仪通过测量样品与红外光的相互作用，可以提供丰富的信息。红外光谱可以用于确定物质的结构和组成，识别有机化合物的官能团和键
的类型，检测无机物质的配位化学和晶体结构。此外，红外光谱还可以用于研究化学反应的动力学和机理，以及分析样品中的杂质和探测污染物。 总之，红外光谱原理及仪器是一种重要的分析技术，可以用于研究物质的结构和组成。通过选择适当的红外光源、样品室、分光器、探测器和数据处理系统，红外光谱仪可以提供高分辨率、高灵敏度和广泛的波数范围，适用于多种样品和应用领域的分析。掌握红外光谱原理及仪器对于正确解读红外光谱谱图、理解红外光谱分析结果具有重要的意义。
红外光谱分析仪基础知识 前言 (2) 第一章红外光谱法及相关仪器 (4) 一. 红外光谱概述 (4) 1. 红外光区的划分 (4) 2. 红外光谱法的特点 (5) 3. 产生红外吸收的条件 (5) 二. 红外光谱仪 (6) 1. 红外光谱仪的主要部件 (6) 2. 红外光谱仪的分类 (9) 3. 红外光谱仪各项指标的含义 (12) 三．红外光谱仪的应用 (15) 四．红外试样制备 (16) 四．红外光谱仪的新进展 (17)
前言 分析仪器常使用的分析方法是光谱分析法，光谱分析法可分为吸收光谱分析法和发射光谱分析法，而吸收光谱分析法又是目前应用最广泛的一种光谱分析方法：它包括有核磁共振，X射线吸收光谱，紫外-可见吸收光谱，红外光谱，微波谱，原子吸收光谱等。但最常用的则是原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱，这些方法的最基本原理是物质（这里说物质都是指物质中的分子或原子，下同）对电磁辐射的吸收。还有拉曼光谱和荧光光谱，也是比较常用的手段，它们的原理是基于物质发射或散射电磁辐射。其实物质与电磁辐射的作用还有偏振、干涉、衍射等，由此发展而成的是另外一系列的仪器，如椭偏仪、测糖仪、偏光显微镜、X射线衍射仪等等，这些仪器都不是基于光谱分析法，不是我们介绍的重点。 吸收光谱可分为原子吸收光谱和分子吸收光谱。当电磁辐射与物质相互作用时，就会发生反射、散射、透射和吸收电磁辐射的现象，物质所以能够吸收光是由物质本身的能级状态所决定的。例如原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光。因此，如有一波长连续的光照射单原子元素的蒸气（如汞蒸气、钠蒸气等），将会产生一系列的吸收谱线。由于在一般情况下原子都处于基态，通常只有能量相当于从基态跃迁到激发态的所谓主系谱线出现在原子的吸收光谱中。 而分于吸收光谱则比较复杂。它们不是分立的谱线而是许多吸收带。因为每一个分子的能量包括三部分，即分子的电子能量、振动能量和转动能量。每一种能量都是量子化的。当电子有一种能级跃迁到另一能级时，可能同时还伴有振动能级和转动能级的跃迁。应此分子吸收光谱是一系列的吸收带。通常引起原子或分子中外层价电子的跃迁需要1.5-8.0ev的能量，其相应的辐射波长在 150nm-800nm之间，这是紫外－可见吸收光谱的波长范围。引起振动跃迁或振动－转动跃迁的能量是0.05-1.2ev，相应的辐射波长在1.0-25μm之间，这是红外光谱的范围。
红外光谱仪结构与原理 红外光谱仪是材料分析化学中常用的仪器之一。红外光谱分析能够帮助我们对材料进行定性鉴定和半定量分析，是最快获得材料类别信息的重要手段。今天程诚小编就带大家一起了解下红外光谱仪的构成和工作原理等知识。 红外光谱仪主要由三部分组成：光源、干涉仪和检测器。其中光源能发射出稳定、高强度、连续波长的红外光，通常使用能斯特(Nernst)灯、碳化硅或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。干涉仪的作用则是将复色光变为干涉光。中红外干涉仪中的分束器主要是由溴化钾材料制成的；近红外分束器一般以石英和CaF2为材料；;远红外分束器一般由Mylar膜和网格固体材料制成。 检测器一般分为热检测器和光检测器两大类，常见的热检测器有氘代硫酸三甘肽(DTGS)、钽酸锂(LiTaO3)等类型，常用的光检测器有锑化铟、汞镉碲等类型。 红外光谱仪工作原理就是用一定频率的红外光聚焦照射被分析的样品时，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线频率相同便会产生共振，从而吸收一定频率的红外线，把分子吸收红外线的这种情况用仪器记录下来，便能得到全面反映样品成分特征的光谱，进而推测化合物的类型和结构。 20世纪70年代出现的傅里叶变换红外光谱仪是一种非色散型的第三代红外吸收光谱仪，其光学系统的主体是迈克耳孙(Michelson)干涉仪。迈克耳孙干涉仪主要由两个互成90度的平面镜(动镜和定镜)和一个分束器组成。固定定镜、可调动镜和分束器组成了傅里叶变换红外光谱仪的核心部件—迈克耳孙干涉仪。动镜在平稳移动中要时时与定镜保持90度。分束器具有半透明性质，位于动镜与定镜之间并和它们呈45度放置。
由光源射来的一束光到达分束器时即被它分为两束，Ⅰ为反射光，Ⅱ为透射光，其中50%的光透射到动镜，另外50%的光反射到定镜。射向探测器的Ⅰ和Ⅱ两束光会合在一起成为具有干涉光特性的相干光。动镜移动至两束光光程差为半波长的偶数倍时，这两束光发生相长干涉，干涉图由红外检测器获得，结果经傅里叶变换处理得到红外光谱图。 下图是傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的工作原理： 结语：红外光谱仪与红外光谱分析方法被广泛应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。
有机化学基础知识点整理红外光谱的基本原 理与应用 红外光谱是一种常用的有机化学分析技术，通过测量样品在红外辐射作用下吸收的光的特征来获取有关有机物的结构和功能基团信息。本文将对红外光谱的基本原理和应用进行整理。 一、红外光谱的基本原理 红外光谱是在红外区域（波长为0.78-1000微米）的电磁波谱。有机物分子具有众多振动模式，其中主要有拉伸振动和弯曲振动两种。当红外辐射作用于有机物时，分子中的化学键因振动而产生变化，吸收电磁辐射的能量，使光谱图产生吸收峰，用于表示化学键的类型和特定的功能基团。 二、红外光谱的应用 1. 结构表征 红外光谱被广泛应用于有机化合物的结构表征，能够确定分子中的官能团和它们的位置。通过与已知标准物质进行比较，可以对未知有机物进行鉴定和确认。 2. 官能团分析 红外光谱还可以用于官能团分析。不同官能团在红外区域具有特定的吸收峰，通过观察和解析红外光谱图上的吸收峰，可以确定有机化合物中存在的官能团。
3. 质谱联用 红外光谱可以与质谱等其他分析方法联用，提高分析的准确性和灵 敏度。质谱结合红外光谱可用于鉴定复杂有机物的分子结构和组成。 4. 药物分析 红外光谱在药物分析中有着广泛的应用。通过红外光谱的分析可以 确定药物中的特定官能团，帮助药物研发和质量控制。 5. 环境监测 红外光谱可以用于环境监测。通过分析空气、水、土壤等样品的红 外光谱，可以确定其中的污染物种类和浓度，提供有关环境质量的信息。 6. 食品质量检测 红外光谱可以应用于食品质量检测。通过对食品样品的红外光谱进 行分析，可以判断其成分和质量，检测其中是否存在污染物或添加剂。 7. 化学反应跟踪 红外光谱也可以用于化学反应的跟踪。通过在反应过程中测量红外 光谱的变化，可以了解反应物的转化和产物的生成情况，为反应的优 化提供依据。 三、红外光谱的实验技术 红外光谱分析需要使用红外光谱仪。常见的红外光谱仪有傅里叶红 外光谱仪（FT-IR）和单波长红外光谱仪。傅里叶红外光谱仪具有较高
红外光谱仪的基本工作原理 光源：光源的作用是产生连续宽频谱的光线，通常采用辐射宽频谱的 黑体辐射器，如钨丝灯或硅碳棒等。这些光源能够辐射出整个红外波段的 光线片，包括红外近红外、中红外和远红外三个区域。光源所产生的光线 会通过准直等光学元件，使其成为一束平行光线，然后进入样品室。 样品室：样品室是一个封闭的空间，用于容纳待测样品。在样品室中，待测样品与红外光发生相互作用，样品会吸收特定频率的红外光，形成特 定的红外吸收光谱。为了保持样品的稳定性，样品室通常会有恒温装置。 光学系统：光学系统由多个光学元件组成，主要负责对红外光进行衍射、分散、聚焦等操作，以便传输和处理光信号。光学系统通常由光路分 析仪、棱镜、光栅和光学滤波器等组成。光路分析仪用于选择波长范围内 的光线，而棱镜和光栅则用于光线的衍射和分散操作，最终通过光学滤波 器来选择所需的红外光波段。 检测器：检测器是红外光谱仪中的核心部件，其作用是测量样品吸收 的红外光信号，并将其转化为电信号。最常用的红外检测器有热电偶检测 器（Thermocouple detector）、半导体检测器（Semiconductor detector）和累计式热发射检测器（Thermionic emission detector）。 热电偶检测器使用两种不同金属的热电偶，其静电响应频率非常高，能适 应高速的红外光信号变化。半导体检测器则能够对红外光信号产生较高的 响应速度和较低的噪声。累计式热发射检测器是一种非平衡测温方法，通 过热电效应，将吸收的光量转换为电信号。 信号处理系统：信号处理系统将检测器测量到的电信号转化为可视化 的红外光谱图像。它包括放大器、滤波器、运算放大器及记录仪等。放大
红外光谱仪使用方法说明书 一、概述 红外光谱仪是一种利用物质分子之间的振动、转动和结构等产生的红外光吸收现象来进行分析的科学仪器。本使用方法说明书将详细介绍红外光谱仪的使用方法，以便用户能够正确、高效地操作设备并获得准确的测试结果。 二、安全须知 在使用红外光谱仪之前，请务必仔细阅读以下安全须知，并牢记遵守： 1. 在操作红外光谱仪时，应佩戴护目镜以保护眼睛的安全； 2. 使用红外光谱仪前，确认设备是否正常工作，如有异常，请勿擅自操作； 3. 避免将水或其他液体溅到仪器上，以免造成电路损坏或发生触电等事故； 4. 擦拭红外光谱仪时，应使用干净的软布，严禁使用腐蚀性溶剂； 5. 使用完毕后，请及时关闭设备，并断开电源； 6. 若发现设备存在故障或其他问题，请及时联系售后服务部门。 三、设备及配件介绍 红外光谱仪主要由以下几个部分组成：
1. 光源：提供红外光源，用于照射样品； 2. 样品室：样品放置的区域，通常由样品架和滑动盖组成； 3. 检测器：用于检测样品吸收的红外光信号，并生成信号； 4. 光栅：用于分光，将不同波长的红外光分散开来； 5. 信号处理器：对检测器输出的信号进行放大和转换处理。 四、使用方法 1. 准备工作 （1）确保红外光谱仪的电源线已正确接入市电插座，并检查仪器 的电源开关是否处于关闭状态； （2）检查光源是否正常工作，如有问题请及时更换； （3）清理样品室，确保没有灰尘或污染物，避免对测试结果产生 干扰。 2. 放置样品 （1）将待测样品放置在样品架上，并用滑动盖将样品室密封； （2）确保样品平整，避免产生散射和反射。 3. 开始测试 （1）打开电源开关，待红外光谱仪启动并稳定后，进入测试界面； （2）选择合适的波长范围和扫描速度；
红外光谱分析 简介 红外光谱分析是一种用来研究物质的化学组成和分子结构的分析方法。通过测 量样品对特定波长的红外辐射的吸收情况，可以获得关于样品中官能团和化学键的信息。红外光谱分析广泛应用于化学、材料科学、药学以及生物科学等领域。 原理 红外光谱分析是基于物质分子与特定波长的红外光相互作用的原理。红外光的 频率范围在可见光和微波之间，对应的波长范围为0.78-1000 μm。物质分子吸收 红外辐射的能量与分子振动和转动有关。不同官能团和化学键的振动和转动模式对应不同的红外光谱峰。 仪器原理 红外光谱仪是用来获得红外光谱的仪器。一般由光源、样品室、光学系统和检 测器组成。光源通常使用红外灯或红外激光器，产生红外光。样品室用于放置样品，通常使用红外透明的材料制成，如钾溴化物（KBr）窗片。光学系统用于收集经过 样品的红外光并分离不同波长的光。检测器用于测量通过光学系统的红外光的强度。 样品制备 在进行红外光谱分析之前，需要对样品进行适当的处理和制备。一般情况下， 样品制备包括以下几个步骤：
1.清洗：将样品表面的杂质和污垢去除，以避免对测量结果的干扰。 2.粉碎：将固体样品研磨成细粉末，以提高样品的均匀性和透明度。 3.混合：对于含量较低的样品，可以将其与适量的基质混合，以提高测量的灵敏度和准确性。 4.压片：将粉碎的样品和基质混合均匀后，使用压片机将其压制成透明薄片。 数据解析 红外光谱的数据解析主要包括以下几个步骤： 1.基线校正：去除光谱中的基线漂移，使得光谱能够更好地展示样品的吸收特征。 2.峰鉴定：通过与已知化合物的红外光谱进行比对，确定光谱中各个峰的对应官能团或化学键。 3.峰强度分析：根据光谱峰的高度或面积，可以估算出样品中不同官能团或化学键的相对含量。 4.结构分析：根据官能团和化学键的信息，推测样品的分子结构和化学组成。 应用领域 红外光谱分析在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于：
红外光谱仪知识点总结 红外光谱仪是一种用于分析物质分子结构的仪器，通过测定样品在红外光谱区的吸收特性，可以得到关于样品结构和化学成分的信息。红外光谱仪在化学、材料科学、药物研发等领 域都有广泛的应用，并且在实验室、工业生产以及环境保护等领域都有着重要的地位。 一、红外光谱仪的原理 1. 红外光谱原理 红外光谱是指光波长范围在700nm至1mm之间的电磁波。红外光谱仪利用物质分子在 红外光波段的吸收特性，通过测定样品在不同波长范围内的吸收情况，得到与物质结构和 化学成分相关的信息。 2. 光谱仪结构 红外光谱仪主要由光源、样品室、光路系统、检测器等部分组成。光源产生宽谱的光线， 样品室用于放置样品，光路系统用于引导光线，检测器用于测量样品吸收光的强度。 3. 光谱测量 红外光谱仪通常采用透射法或反射法进行光谱测量。透射法是将光线透射通过样品，检测 器接收样品透射光的强度；反射法是将光线反射到样品上，检测器接收样品反射光的强度。 二、红外光谱仪的应用 1. 化学分析 红外光谱仪可以对有机化合物、无机物质、高分子材料等进行分析，通过识别样品的红外 吸收峰位和强度，确定样品的结构和成分，从而为化学分析提供重要的信息。 2. 材料表征 红外光谱仪可以对材料的表面和内部结构进行表征，对材料的成分、结构、性质等进行研究。在材料科学和工程领域具有重要的应用价值。 3. 药物分析 红外光谱仪可以对药物的成分和结构进行分析，用于药物质量控制、研发和生产中的过程 控制，保障药品质量和安全性。 4. 生物医学研究 红外光谱仪可以用于生物医学领域的分子生物学、病理学、免疫学等研究，对生物大分子 的结构和功能进行分析，有利于研究疾病的发生和发展机制。
红外光谱分析全解 1.原理： 2.仪器设备： 红外光谱仪是进行红外光谱分析的主要仪器设备。它包含光源、样品室、光路、检测器等主要部件。常见的红外光谱仪有紫外-可见光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等。 3.分析方法： 红外光谱分析有多种方法，常见的有透射法、反射法和散射法。透射法是将样品放置于红外光路中，测量经过样品后的光强，通过光的吸收程度来推断样品的组成和结构。反射法是将样品放置在反射表面上，通过测量反射光的强度来分析样品。散射法是通过散射光的特征来确定物质的类型和性质。 4.特点与优势： -非破坏性：红外光谱分析不会对样品造成任何破坏，样品可以保持原样，并且可以进行多次测量。 -快速准确：红外光谱分析可以在短时间内获得准确的结果，对于合成化合物或未知化合物的鉴定非常有用。 -无需标准样品：红外光谱分析可以在没有标准样品的情况下进行定性和定量分析，比如混合物的组分分析和其中一成分的含量测定。 -多样性：红外光谱分析可以应用于各种物质的鉴定和分析，包括有机物、无机物、生物大分子等。
5.应用领域： -药物研发：红外光谱可以用于新药的结构鉴定和药物质量控制。 -食品质检：红外光谱可以用于食品成分和质量的分析，包括检测食品中的添加剂、污染物等。 -环境监测：红外光谱可以用于大气污染物的检测和分析，包括颗粒物、有毒气体等。 -工业化学：红外光谱可以用于工业化学过程中的原料监测、反应过程监测和产物分析。 -生物医学：红外光谱可以用于生物体内分子的结构和组成分析，对于疾病的早期诊断具有重要意义。 综上所述，红外光谱分析作为一种非破坏性的、快速准确的化学分析方法，在许多领域都有广泛的应用。它通过测量物质对红外辐射能量的吸收和散射来鉴定物质的类型、结构和性质，为化学研究和应用开辟了新的途径。
红外光谱分析及FTIR基础知识 红外光谱分析（Infrared Spectroscopy）是一种常用的分析技术， 通过测量物质在红外区域的吸收和散射光谱来获取样品的结构和化学信息。红外光谱分析广泛应用于有机化学、无机化学、生物化学和材料科学等领域。 红外光谱是指物质对入射的红外辐射吸收并发生能级跃迁的现象。红 外辐射的波长范围约为0.78-1000微米，对应频率范围为1.2×10^13- 3×10^15Hz。红外光谱中的吸收峰对应于分子中的振动和转动能级跃迁。 振动能级跃迁主要对应于分子中原子间的相对位移，而转动能级跃迁对应 于分子的整体旋转。 红外光谱是通过红外光谱仪来获取的。其中，常用的是傅里叶变换红 外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）。FTIR 光谱仪使用了傅里叶变换技术，将样品中吸收红外辐射的能量转换为光强 信号。其优点是可以获得更高的分辨率和灵敏度，并且可以对样品进行快 速的扫描和数据处理。 红外光谱的解析主要通过观察吸收峰的位置、强度和形状来进行。红 外吸收峰的位置可以提供有关基团的功能性和化学键的信息。例如，羟基（OH）官能团通常在3000-3500 cm^-1范围内产生宽峰；碳氢键（CH）通 常在3000-2800 cm^-1范围内产生尖峰；羰基（C=O）通常在1800-1650 cm^-1范围内产生尖峰。吸收峰的强度与物质中含有的相关基团的浓度有关。峰形可以提供关于物质结构的更详细的信息。 在红外光谱分析中，样品的制备非常重要。样品通常以固体、液体或 气体的形式进行测量。固体样品通常会与适当的红外吸收剂混合，以增加
红外波谱知识点总结 一、波数 波数是红外光谱中的重要指标，它用来描述吸收的红外辐射的频率。通常以cm-1（厘米 的倒数）为单位来表示。波数与波长之间存在反比关系，即波数=1/波长。在红外光谱中，不同的化学键和基团具有特定的吸收波数，因此波数可以用来识别物质中特定的功能基团。 二、吸收峰 吸收峰是红外光谱中的一个重要概念，它表示物质吸收红外辐射的特征。吸收峰的位置 （波数）和强度（吸收率）可以反映物质的结构和组成。不同的化学键和基团在红外光谱 中有特定的吸收峰，因此可以通过分析吸收峰来确定物质的化学成分和结构。 三、强度 红外光谱中的吸收峰强度反映了物质对红外辐射的吸收能力。吸收峰的强度与物质的浓度 和吸收截面有关。强度的大小可以反映物质的含量，因此可以用来定量分析物质。 四、红外活性基团 红外活性基团是指能够吸收红外辐射的化学基团。不同的功能基团具有不同的吸收特征， 因此可以通过分析红外光谱中的吸收峰来确定物质中的功能基团。常见的红外活性基团包 括羟基、羰基、羧基、氨基、硫醚基等。 五、光谱解释 光谱解释是红外光谱学中的一个重要环节，它包括确定吸收峰的来源、分析化合物的结构 和功能基团、判断化合物的同分异构体等。光谱解释需要结合化学知识和实验经验，通过 对红外光谱的吸收特征进行分析，来推断物质的结构和性质。 六、应用 红外波谱学在化学、生物、医学、环境等领域有着广泛的应用。在有机化学中，红外光谱 可以用来判断化合物的结构和功能基团，鉴定有机物的同分异构体等。在生物医学领域， 红外光谱可以用来检测生物分子的结构和含量，研究生物分子的相互作用等。在环境监测中，红外光谱可以用来分析空气中的污染物、土壤中的有机物等。可以说，红外波谱学已 经成为现代科学研究和生产中不可或缺的分析技术之一。 综上所述，红外波谱学是一门重要的分析技术，它通过对物质对红外辐射的吸收特征进行 分析，来研究物质的结构和性质。波数、吸收峰、强度、红外活性基团、光谱解释等是红 外波谱学中的重要知识点，通过对这些知识点的理解，可以更好地应用红外波谱学进行科 研和生产。希望本文能够对读者对红外波谱学有所帮助。
红外光谱分析技术使用方法详细介绍 红外光谱分析技术是一种常用的物质结构分析方法，利用红外光谱仪仪器，通 过检测物质对红外光的吸收和散射情况，可以得到物质的分子结构和功能基团信息。本文将详细介绍红外光谱分析技术的使用方法。 一、红外光谱分析原理 红外光谱分析原理是基于化学物质吸收特定波长的红外辐射的性质。物质的分 子结构和功能基团与红外光的吸收和散射特性有关，不同功能基团对应不同的红外光谱图谱。红外光谱分析技术通过红外光谱仪仪器记录物质的红外光谱图谱，并通过对比参照标准谱库或手动鉴定谱峰，来确定样品的组成和结构。 二、红外光谱分析仪器 红外光谱分析仪器由光源、样品测量单元、探测器和数据处理单元等部分组成。光源可以是钨灯、硅卡大镜等。样品测量单元通常采用红外透射或反射技术，样品可以是固态、液态或气态。探测器多种多样，如偏转光束设备、光栅设备等。数据处理单元用于记录和分析红外光谱图谱。 三、红外光谱分析方法 红外光谱分析方法可以分为透射法、反射法和散射法等。透射法是将红外光通 过样品，通过探测器记录透过的光强变化，适用于固态、液态和气态样品。反射法是将红外光从样品表面反射回来，通过探测器记录反射光的光强变化，适用于固态和液态样品。散射法是利用样品中散射红外光的特性来分析样品的结构和组成，适用于固态和液态样品。 四、红外光谱分析实验步骤 1. 样品制备：根据需要分析的样品，选择合适的制备方法，如将固体样品研磨 成粉末，将液体样品稀释或溶解等。
2. 样品放置：根据采用的测量方法，将样品放置在红外光谱仪中，保证样品与 红外光的接触和透射或反射的要求。 3. 数据记录：打开红外光谱仪，设置光谱仪参数，如波长范围、光强等，在连 续或扫描模式下记录红外光谱图谱。 4. 数据解析：利用红外光谱仪软件或手动对比谱库，确定红外光谱图谱中各峰 对应的功能基团和化学结构。 5. 结果分析：根据红外光谱图谱的解析结果，判断样品的组成和结构特征，并 进行结果总结和讨论。 五、红外光谱分析应用领域 红外光谱分析技术广泛应用于化学、生物、制药、环境、食品、材料等领域。 在化学领域，红外光谱分析可以用于有机合成反应的监测和鉴定；在生物领域，红外光谱分析可以用于蛋白质、DNA、细胞等生物大分子的研究；在制药领域，红 外光谱分析可以用于药物质量控制和表征；在环境领域，红外光谱分析可以用于水质、大气等环境污染物的检测等。 总结： 红外光谱分析技术是一种重要的物质结构分析方法，其使用方法包括样品制备、测量条件设置、数据记录和解析等步骤。红外光谱分析方法根据样品的不同，可以采用透射法、反射法和散射法。红外光谱分析技术在化学、生物、制药、环境等领域有广泛的应用前景，对于物质的组成和结构分析具有重要意义。
红外光谱分析仪使用方法说明书 一、引言 红外光谱分析仪作为一种重要的实验仪器，广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。本使用方法说明书旨在详细介绍红外光谱分析仪的 使用方法，帮助操作人员顺利使用仪器并正确获取分析结果。 二、仪器概述 1. 仪器基本组成 红外光谱分析仪主要由光源、样品室、分光装置、探测器、数据处 理模块等组成。光源产生红外光，样品室用于放置待测样品，分光装 置将红外光分解为不同波长，探测器将光信号转化为电信号并通过数 据处理模块进行处理。 2. 仪器特点 （这里可以逐项介绍仪器的特点，如快速分析、高分辨率、灵敏度 高等） 三、使用方法 1. 准备工作 （对仪器使用前的准备工作进行详细描述，如接通电源、检查仪器 运行状态、准备样品等操作） 2. 仪器操作
（对仪器的基本操作流程进行详细描述，建议按照以下四个步骤展 开描述） 2.1 打开仪器电源并预热：按下电源开关，等待仪器预热完成，通 常需要几分钟时间。 2.2 调整仪器参数：根据样品的特性和分析要求，设定合适的参数，如波长范围、分辨率等。 2.3 放置样品并对齐：将待测样品放入样品室，确保其与仪器光线 对齐，校正位置以保证测量精确度。 2.4 开始测量：点击开始测量按钮，仪器开始工作，实时显示红外 光谱曲线并记录数据。 3. 数据分析 （介绍红外光谱分析仪获取的数据如何进行处理和解读，可以包括 以下内容） 3.1 数据处理软件：使用仪器附带的数据处理软件进行光谱数据的 处理和分析。 3.2 结果解读：根据目的进行光谱峰值的分析和解读，得出样品的 结构和成分信息。 四、注意事项 （列举一些使用仪器时需要注意的事项，如避免样品污染、正确保 存仪器等）
红外光谱总结 红外光谱技术是一种非常重要的分析方法，广泛应用于各个领域。它通过测量物质与红外辐射相互作用的情况，来获得物质的结构信息。红外光谱技术的出现和发展，为我们的科研和实际应用工作提供了很 多便利，下面将简要总结红外光谱的原理、应用以及存在的一些问题。 一、红外光谱的原理 红外光谱技术基于物质分子之间通过振动和转动的相互作用来吸 收红外辐射能量的原理。在红外光谱仪中，光源会发出一段连续频率 的红外辐射，经过样品后，被探测器接收并转化成电信号。样品不同 结构的分子对不同频率的红外辐射有不同程度的吸收，通过对样品的 吸收光谱进行记录和分析，就可以推测出样品的组成和结构信息。 二、红外光谱的应用 红外光谱技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举几个常见的 应用： 1.化学领域：红外光谱可以用于定性和定量分析物质的化学成分，如鉴定有机化合物的分子结构和功能基团，分析无机盐的结构等。 2.医药领域：红外光谱可用于药物质量检验、药物成分鉴定、药 物配方优化等方面。 3.生物学领域：通过红外光谱可以研究生物大分子的结构与功能 关系，如蛋白质的二级和三级结构、DNA/RNA的结构等。
4.环境领域：红外光谱可以用于水质和空气质量监测，如分析水 中有机物、重金属等的浓度。 5.材料科学：红外光谱可用于材料组成和结构分析，如纤维材料 的鉴定、聚合物的结构表征等。 三、红外光谱存在的问题 虽然红外光谱技术已经相当成熟，但仍然存在一些问题需要解决： 1.样品制备：不同样品的制备过程可能会对光谱结果产生影响， 特别是对于复杂的样品，如生物样品，制备工艺需要严格控制以保证 准确性。 2.峰重叠：在红外光谱中，不同波数区间的吸收峰往往会相互重叠，这会导致峰的解析度降低，使得对样品的结构分析变得困难。 3.数据处理：对于大量的红外光谱数据进行处理和分析是一项复 杂的工作，需要提供高效和准确的数据处理方法。 四、红外光谱的未来发展 随着科学技术的进步，红外光谱技术也将不断发展完善。未来发 展的方向包括： 1.提高灵敏度：通过改进红外光谱仪和探测器的性能，提高仪器 的灵敏度，能够对更小浓度和更小样品量的样品进行分析。 2.多模态红外光谱：结合其他光谱技术，如拉曼光谱、质谱等， 探索多模态红外光谱分析的可能性，提高样品分析的精确性和可靠性。
红外光谱（I R）（Infrared Spectroscopy）【1】(2007-12-22 12:54:17) 标签：我记录我的校园教育杂谈 ir 第一节：概述 1、红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。红外光的能量（△E=0.05-1.0ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。 2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。 红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。 红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。 3、红外光谱波长覆盖区域：0.76 mm ~ 1000mm. 红外光按其波长的不同又划分为三个区段。 （1）近红外：波长在0.76-2.5mm之间（波数12820-4000cm-1） （2）中红外：波长在2.5-25mm（在4000-400 cm-1） 通常所用的红外光谱是在这一段的（2.5-15mm，即4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。 （3）远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1） 转动光谱出现在远红外区。 4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。 5、红外光谱表示方法： （1）红外光谱图 红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。波数是频率的一种表示方法（表示每厘米长的光波中波的数目）。通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。 （2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)，1637cm-1(s)。这种方法指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。 第二节各类化合物的红外光谱特征 有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。一般来说，组成分子的各种基团如C-H、C-N 、C=C、C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。 一、烷烃 烷烃中只有C-H键组成的C-H，CH2，CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、弯曲振动和C-C骨架振动。 1、νC-H 烷烃的C-H伸缩振动频率 一般不超过3000cm-1，甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1；亚甲基的对称出现在2853cm-1，不对称的出现在2926 cm-1。一般不对称的吸收强度稍强，在高