Nexus-870傅立叶变换红外光谱仪使用说明解析

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附录三 Nexus-870傅立叶变换红外光谱仪使用说明

附图2 Nexus - 870傅立叶变换红外光谱仪外形图

一、仪器构造

1.光源

傅立叶变换红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体,用电加热使之发射高强度连续红外辐射,如空冷陶瓷光源。随着科技的发展,一种黑体空腔光源被研制出来。它的输出能量远远高于空冷陶瓷光源,可达到60%以上。Nicolet公司生产的Nexus–870傅立叶变换红外光谱仪用硅碳棒作为红外光源。

2.迈克尔逊干涉仪

其作用是将光源发出的红外辐射转变成干涉光,特点是输出能量大、分辨率高、波数精度高(它采用激光干涉条纹准确测定光差,故使其测定的波数更为精确)、且扫描平稳、重线性好。

3.检测器

其作用是将光信号转变为电信号,特点是扫描速度快(一般在1s内可完成全谱扫描)、灵敏度高。

4.计算机

特点是各种数据处理快,且具有色散型红外光谱仪所不具备的多种功能。

5.样品池

通常用能透过红外光的透光材料如KBr或NaCl制作样品池的窗片。

二、傅立叶变换红外光谱仪的工作原理

FTIR是基于光相干性原理而设计的干涉型红外光谱仪。它不同于依据光的折射和衍射而设计的色散型红外光谱仪。与棱镜和光栅的红外光谱仪比较,称为第三代红外光谱仪。但由于干涉仪不能得到人们业已习惯并熟知的光源的光谱图,而是光源的干涉图。为此可根据数学上的傅立叶变换函数的特性,利用电子计算机将其光源的干涉图转换成光源的光谱图。亦即是将以光程差为函数的干涉图变换成以波长为函数的光谱图,故将这种干涉型红外光谱仪称为傅立叶变换红外光谱仪。确切地说,即光源发出的红外辐射经干涉仪转变成干涉光,通过试样后得到含试样信息的干涉图,由电子计算机采集,并经过快速傅立叶变换,得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。其工作原理如下图所示:

附图3 FTIR工作原理

三、Nexus–870傅立叶变换红外光谱仪使用方法

1.制样

(1)空白溴化钾压片:将少许溴化钾置于玛瑙研钵中研磨至粉状,然后装入压片机模具中,压成均匀透明的薄片,压力为8~10 kg/cm²。

(2)样品压片:将待测试的样品与溴化钾一起放入研钵中(样品与溴化钾的质量比为1︰100左右),研磨均匀后,压片。方法同上。

2.工作条件的设置

(1)打开计算机和Nicolet主机电源,双击计算机桌面上“OMNIC”软件图标进入工作站,显示OMNIC窗口。

(2)在OMNIC窗口中点击工具栏中的采集Collect,分别设置数据采集参数Collect Setup,光学台参数Optical Bench Setup,采集样品谱图Collect Sample,采集本底谱图Collect Background

3.样品数据采集

(1)数据采集参数设置Collect Setup

Number of scans 指定扫描次数,一般为32次;Resolution 指定分辨率,一般为4 cm-1;Apodization选择截让类型,一般用Happ-Genzel; Zero Filling指定填零级数,一般用None Final Format选择最终格式,可以选样为% Transmittace透过率,Absorbance吸收率,Kubelka-Munk漫反射;Correction选择一种校正类型,包括None(不进行校正),Dispersion(消除光散射),ATR(用于补偿使用衰减全反射采样附件产生的误差)。

(2)光学台参数设置Optical Bench Setup

Sample Compartment指定样品仓,用Main;Detector规定检测器类型,用DTGS KBr; Source指定光源类型,用IR;Beamsplitter指定分束器类型,用KBr;Spectral Range规定谱图范围:4000~400cm-1;Align Bench自动调整光学台的其它参数,使其达到最佳值。设置完成OK。

(3)采集样品谱图:Collect Sample

将准备好的样品放入样品仓的光学平台上,然后使用Collect菜单中的Collect Sample命令,扫描Scans结束后,干涉图被傅立叶变换成一个单光束光谱图,为找出样品特征,称为本底的第二单光束谱图在同样条件下被采集,此时需取出样品,放入空白KBr压片,最后样品谱图与本底谱图相除,得出最终谱图。也可在采集样品前先用空白采集本底,然后再分别采集样品。

4.数据处理 Process

Absorbance将图谱转换为吸收率;%Transmittace将图谱转换为%透过率;Baseline Correct基线校正;Automatic Baseline Correct自动基线校正;Blank清除一段谱图区域;Subtrack差谱,Add两张谱图相加;Smooth平滑。

5.分析 Analyze

Find Peaks找峰位;Noise噪声;Search检索图谱库。

6.存贮

使用File菜单中Save As命令,用一个新的文件名将图谱以文件形式存贮到磁盘上,除OMNIC文件形式外,还可以选择其它文件类型存贮,如PCIR,JCAMP-DX,Nicolet SX,TIFF,CSV,WMF等,以备下次调用。

四、Nexus-870傅立叶变换红外光谱仪操作规程

检查温度、湿度、电压、噪声、振动等环境条件,符合要求方可进行如下操作:

(1)闭合空气开关,开稳压电源。

(2)电压稳定后(220±2V),开光学台开关,仪器自动进入自检状态;开计算机开关。

(3)运行OMNIC红外软件,检查光源、激光、检测器、光学台接口电压、电源状态,如有故障,应立即查找原因。

(4)如果无干涉图信号或太弱,可在4 cm-1条件下运行“光学台标准”程序。

(5)如仪器仍然不正常,应及时检修。

(6)将待测试的样品与溴化钾混合(样品与溴化钾的质量比为1︰100左右),碾碎均匀后,压片,上机测试其红外光谱图。

(7)退出OMNIC红外软件。

(8)关闭光学台电源。

(9)关闭计算机电源。

(10)关闭总电源。