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傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域
閱讀：1424 發(fā)布時(shí)間：2025-1-23
一、工作原理
傅立葉變換紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡(jiǎn)寫為FTIR Spectrometer)，簡(jiǎn)稱為傅里葉紅外光譜儀，是一種基于干涉原理的紅外光譜儀。其工作原理主要涉及到紅外光源、邁克爾遜干涉儀、樣品室、檢測(cè)器以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等多個(gè)部分。
紅外光源：傅立葉變換紅外光譜儀通常配備有多個(gè)光源，以適應(yīng)不同光譜范圍的測(cè)定需求。常用的光源包括鎢絲燈或碘鎢燈(用于近紅外)、硅碳棒(用于中紅外)以及高壓汞燈和氧化釷燈(用于遠(yuǎn)紅外)。這些光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過準(zhǔn)直后形成平行紅外光束，進(jìn)入干涉系統(tǒng)。
邁克爾遜干涉儀：邁克爾遜干涉儀是傅立葉變換紅外光譜儀的核心部件。它使光源發(fā)出的光分為兩束后形成一定的光程差，再使之復(fù)合以產(chǎn)生干涉。干涉圖函數(shù)包含了光源的全部頻率和強(qiáng)度信息。分束器是邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件，它負(fù)責(zé)將入射光束分成反射和透射兩部分，并使之復(fù)合。動(dòng)鏡以一恒定速度作直線運(yùn)動(dòng)，形成光程差，產(chǎn)生干涉。
樣品室：干涉光通過樣品室，與樣品發(fā)生相互作用。樣品中的分子吸收特定波長(zhǎng)的紅外光，導(dǎo)致干涉信號(hào)發(fā)生變化。這種變化包含了樣品的光譜信息。
檢測(cè)器：經(jīng)過樣品后的干涉光到達(dá)檢測(cè)器，檢測(cè)器將干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常用的檢測(cè)器包括硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等。
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集、處理和分析檢測(cè)器輸出的電信號(hào)。通過傅立葉變換算法，將時(shí)間域函數(shù)干涉圖轉(zhuǎn)換為頻率域函數(shù)圖(即普通的紅外光譜圖)。最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長(zhǎng)的紅外吸收光譜圖。
二、應(yīng)用領(lǐng)域
傅立葉變換紅外光譜儀以其高分辨率、高波數(shù)精度和高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。以下是一些主要的應(yīng)用領(lǐng)域：
醫(yī)藥化工：用于藥物成分分析、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測(cè)以及聚合物結(jié)構(gòu)表征等。
地礦：用于礦物成分鑒定、巖石結(jié)構(gòu)分析等。
石油：用于原油成分分析、油品質(zhì)量控制等。
煤炭：用于煤質(zhì)分析、煤中官能團(tuán)檢測(cè)等。
環(huán)保：用于大氣污染物監(jiān)測(cè)、水質(zhì)分析等。
寶石鑒定：用于寶石成分分析、真?zhèn)舞b別等。
刑偵鑒定：用于物證分析、毒物檢測(cè)等。
此外，傅立葉變換紅外光譜儀還可以用于食品檢測(cè)、材料科學(xué)研究以及生物醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，傅立葉變換紅外光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓展和深化。
綜上所述，傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。通過深入探索其工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以更好地利用這一技術(shù)為科研和生產(chǎn)服務(wù)。