傅立叶变换红外光谱仪
(一)红外光谱的原理红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后,引起分子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱,因为出现在红外区,所以称之为红外光谱。由于物质对红外光具有选择性吸收,因此不同物质便有不同的红外吸收光谱图,据此可判断物质的种类等,这就是红外光谱法定性分析的依据。
其中,远红外光谱是由分子转动能级跃迁产生的转动光谱;中红外和近红外光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱。只有简单的气体或气态分子才能产生纯转动光谱,而对于大量复杂的气、液、固态物质分子主要产生振动光谱。目前中红外区是研究最多的区域。1工作原理傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)是红外光谱仪器的第三代。FTIR没有色散元件,主要由光源、Michelso
干涉仪、探测器和计算机等组成。光源发出的红外辐射,经干涉仪转变为干涉图,通过试样后得到含试样信息的干涉图,有电子
f计算机采集,并经过快速傅立叶变换,得到吸收强度或透光率随频率或波数变化的红外光谱图。2仪器主要部件(1)光源FTIR要求光源能发出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。通常使用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。(2)Michelso
干涉仪
Michelso
关涉仪示意图
FTIR的核心部分是Michelso
干涉仪(见上图)。在相互垂直的M1和M2之间放置一呈45度角的半透膜光束分裂器BS(beamsplitters),可使50的入射光透过,其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干涉仪后被BS分成两束光透射光Ⅰ和反射光Ⅱ。其中,透射光Ⅰ穿过BS被动镜M2反射,沿原路回到BS并被反射到探测器D;反射光Ⅱ则由固定镜M1沿原路反射回来,通过BS到达D。这样在D上所得的Ⅰ光和Ⅱ光是相干光。如果进入干涉仪的是波长为λ的单色光,开始时因M1和M2与BS的距离相
f等(此时称动镜M2处于零位),Ⅰ光和Ⅱ光到达D时位相相同,发生相长干涉,亮度最大。当M2移动入射光的λ4距离时,则Ⅰ光的光程变化为λ2,在D上两光相差为180度,则发生相消干涉,亮度最小。因此:当动镜M2移动λ4的奇数倍时,则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ2的奇数倍,都会发生相消干涉;当动镜M2移动λ4的偶数倍时,则Ⅰ光和Ⅱ光的光程差为λ2的偶数倍(即为波长的整数倍),都会发生相长干涉。而部分相消干涉则发生在上述两种位移之间。(3)检测器即上述之探测器D,一般可分为热检测器和光检测器两大类。(4)记录系统为红外工作软件。(二)FTIR的优点1具有r