傅里叶变换红外光谱仪检测

傅里叶变换红外光谱法

傅里叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是一种用于分析和鉴定化合物的重要手段。它基于傅里叶变换原理，通过将样品吸收或散射的红外光信号转化为频谱图，提供非常详细的化学信息，从而实现对样品的定性和定量分析。

一、傅里叶变换原理

傅里叶变换原理是FTIR技术的基础，它描述了信号在频域和时域之间的转换关系。根据这一原理，任何连续的函数信号都可以通过傅里叶变换转换为频谱形式，而频谱图中的每一个峰对应一个特定的振动模式或结构信息。

二、红外光谱的基本原理

红外光谱是利用物质在红外光区（波长范围：2.5-25 μm）的吸收行为，来分析样品的一种方法。当物质中的化学键发生振动或键角发生变化时，它们会吸收红外光的能量，而产生特定波数的吸收峰。根据这些吸收峰的位置、强度和形状，可以对物质的结构和组成进行准确的鉴定。

三、傅里叶变换红外光谱仪的结构

傅里叶变换红外光谱仪主要由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。光源产生红外辐射，经过样品室时发生与样品的相互作用，然后通过光谱仪进行解析，最后由检测器接收并转化为电信号。这些信号经过傅里叶变换后，最终得到样品的红外光谱图。 四、傅里叶变换红外光谱法的应用领域

傅里叶变换红外光谱法是一种非常广泛应用的分析技术，被广泛应用于化学、材料、生物、制药、食品等领域。具体应用包括但不限于：

1. 化学物质鉴定：通过比较样品与数据库中的标准谱图，可以准确鉴定出物质的化学组成和结构。

2. 反应动力学研究：红外光谱可以实时监测反应物与产物之间的变化，从而研究反应速率、反应机理等。

3. 质量控制与检测：对于药品、食品等生产过程中的原料、中间体和成品进行质量控制和检测，确保产品的安全和合格。

4. 生物医学研究：对于蛋白质、核酸等生物大分子的结构解析、疾病的诊断等方面具有重要意义。

五、傅里叶变换红外光谱法的优势和局限

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）

仪器型号：Nicolet 6700

生产厂家：美国Thermo Fisher

主要配置：

衰减全反射（ATR）附件（金刚石和Ge晶体），加热样品池（室温～400℃）,红外偏振附件，聚合物和添加剂等谱库，Specta多组分混合物识别软件。

主要技术指标：

光谱范围：7,800～350cm-1；

信噪比：≥50000:1；

分辨率：≤0.09cm-1。

主要用途：

化合物定性分析；

高分子链结构分析；

混合物成分分析；

分子之间相互作用的研究。

傅里叶变换红外成像显微镜

仪器型号：Nicolet iN 10 MX

生产厂家：美国Thermo Fisher

主要配置：

衰减全反射（ATR）附件（Ge晶体），ATR成像附件（Ge晶体），显微变温附件（－196～600℃）,显微红外偏振附件。

主要技术指标：

光谱范围：7600 - 450 cm-1（DTGS检测器），7800-600cm-1（MCT-A检测器），7800-720cm-1（MCT阵列检测器）；

信噪比：≥25000:1；

空间分辨率：10μm；

像素单元：6.25，25，50 μm。

主要用途：

微量样品定性分析；

单根纤维分析；

微区成分分布分析

- 1 - 傅里叶红外光谱仪（FTIR）

(仅供参考)

一．实验目的：

1． 了解FTIR的工作原理以及仪器的操作。

2． 通过对多孔硅的测试，初步学会分析方法。

二．实验原理：

1． 傅里叶红外光谱仪的工作原理：

FTIR光谱仪由3部分组成：红外光学台（光学系统）、计算机和打印机。而红外光学台是红外光谱仪的最主要部分。

红外光学台由红外光源、光阑、干涉仪、样品室、检测器以及各种红外反射镜、氦氖激光器、控制电路和电源组成。下图所示为红外光学台基本光路图。

傅里叶变换红外光谱是将迈克尔逊干涉仪动镜扫描时采集的数据点进行傅立叶变换得到的。动镜在移动过程中，在一定的长度范围内，在大小有限，距离相等的位置采集数据，由这些数据点组成干涉图，然后对它进行傅立叶变换，得到一定范围内的红外光谱图。每一个数据点由两个数组成，对应于X轴和Y轴。对应同一个数据点，X值和Y值决定于光谱图的表示方式。因此，在采集数据之前，需要设定光谱的横纵坐标单位。

红外光谱图的横坐标单位有两种表示法：波数和波长。通常以波数为单位。而对于纵坐标，对于采用透射法测定样品的透射光谱，光谱图的纵坐标只有两种表示方法，即透射率T和吸光度A。透射率T是由红外光透过样品的光强I和红外光透过背景（通常是空光路）的光强I0的比值，通常采用百分数（％）表示。吸光度A是透射率T倒数的对数。

透射率光谱图虽然能直观地看出样品对红外光的吸收情况，但是透射率光谱的透射率与样品的质量不成正比关系，即透射率光谱不能用于红外光谱的定量分析。而吸光度光谱的吸光度值A在一定范围内与样品的厚度和样品的浓度成正比关系，所以大都以吸光度表示红外光谱图。

本实验运用的仪器是Nicolet 380 智能傅立叶红外光谱仪。

2． 傅里叶红外光谱仪的主要特点：

⑴具有很高的分辨能力，在整个光谱范围内分辨能力达到0.1cm-1。

⑵具有极高的波数准确度，波数准确度可以达到0.01cm-1。

WQF-510A型傅立叶变换红外光谱仪是我们公司生产的最新型仪器，拥有完全自主知识产权。它不仅继承了WQF-500系列操作简单、维护成本低、性能价格比高等特点，而且仪器更加稳定、可靠。

技术参数

波数范围：7800cm-1~350cm-1

分辨率：0.85 cm-1

波数精度：±0.01 cm-1

扫描速度：微机控制可选择不同的扫描速度，五档可调。

信噪比：优于15，000：1（RMS值，在2100 cm-1 附近，4 cm-1分辨率，DTGS探测器，1分钟数据采集。）

分数器：KBr基片镀锗

探测器：标准配置DTGS，另外可选MCT

光源：高强度空气冷却红外光源

仪器尺寸：540cm×515cm×260cm

重量：28kg

数据系统

通用微机，连接喷墨或激光打印机，可输出高质量的光谱图。

软件：全新中文应用软件：Windows操作系统下的通用操作软件系统。包括谱库检索软件、定量分析软件、谱图输出软件。

仪器特点

新型角镜型迈克尔逊干涉仪体积更小、结构更紧凑，具有更优良的稳定性和抗震性。

干涉仪多重密封防潮、防尘的设计使仪器对环境的适应能力更强。可视硅胶窗口便于观察及更换。

外置隔离红外光源及大空间散热腔设计，仪器具有更高的热学稳定性，无须动态调整就具有稳定的干涉度。

高强度红外光源采用球形反射装置，可获得均匀、稳定的红外辐射。

散热风扇弹性悬浮设计具有良好的机械稳定性。

超宽大空间样品室设计更便于工作。

程控增益放大电路、高精度A/D转换电路的设计及嵌入式微机的应用，提高了仪器的精度及可靠性。

光谱仪与计算机间通过USB方式进行控制和数据通讯，完全实现即插即用。

通用微机系统，全中文应用软件界面友好、内容丰富。具备完整的谱图采集、光谱转换、光谱处理、光谱分析及谱图输出功能，使得操作更简单、方便、灵活。

拥有多种专用红外谱库，除常规检索外，用户可进行添加维护，并自定义新的谱库。

WQF-510/520型傅立叶变换红外光谱仪