傅里叶变换光谱
傅立叶变换光谱实验报告
姓名： 学号： 专业：光电子
一、 实验目的
(1) 自组傅里叶变换光谱仪，掌握傅里叶变换光谱的原理； (2) 测量常用光源的光谱分布。 二、 实验原理
傅里叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构。使两束相干光的光程差发生连续改变，干涉光强相应发生变化，记录下光强接收器输出中连续的变化部分，得到干涉光强随光程差的变化曲线，即干涉图函数。然后计算出干涉图的傅里叶余弦变换，即可得到光源的光谱分布。这样得到的光谱就被称为傅里叶变换光谱。 1、干涉光强的计算
根据光波叠加原理，若有两束单色光，它们的波数都是σ，具有Δ的光程差，传播方向和偏振方向相同，光强都是I ’，这两束光相互叠加产生干涉，得到光强为：
)2cos('2'2)(cos '42
?+=?=πσπσI I I I
从上式看，单色光的干涉图像包含一个直流分量和一个余弦函数分量，余弦函数分量的周期就是单色光的波长。
若光源不是单色光，光强随波长的分布为I(σ),在光谱间隔d σ内光强是I （σ）d σ将此光源发出的光等强分成两束，相互干涉后光强是：
)2cos()(2)(2?+=πσσσσσd I d I dI
在整个光谱范围内的干涉总光强为:
I =c ò0
￥
I (s )d s +c ò0
￥
I (s )cos(2ps D )d s
其中为常数，上式右侧第一项为常数，与光程差Δ无关；右边第二项是光程差的函数，将第二项单独写出：
I (D )=c ò0￥
I (s )cos(2ps D )d s
两束光干涉所得光强是光束光谱分布的傅立叶余弦变换。傅立叶余弦变换是可逆的，则有：
?
???=∞
d I c I )2cos()(')(0
πσσ
只要测出相干光束的干涉光强随光程差变化的干涉图函数曲线I(σ)进行傅立叶变换就可以得到相干光束的光谱分布。 2、实际应用的相关讨论
将上述公式用于实际还需进行一下讨论：
1.公式中要求光程差测量范围为0到∞，但实际中光程差的测量范围有限。理论上，光程差测量范围的大小（最大光程差X ）决定了傅里叶变换光谱的光谱分辨率，其波束分辨率为1/（2X),但由实际条件X 只能为有限值；
2.公式中要求干涉光强随光程差连续变化曲线I(Δ)。但实际中采用间隔一定距离离散采样的方法，光程差的采样间隔的大小决定了傅里叶变换光谱的光谱范围。避免光谱线混淆的条件是采样间隔小于或等于最小波长的二分之一。
实验中为了实现高精度的等光程差，采用间接测量的方法：用一个精密电机带动迈克尔逊干涉仪的细调手轮，让其动镜匀速移动，从而以恒定速度改变光程差。用光电接收器接收光强信号，得到干涉光强随时间变化的曲线。再用已知波长的单色光测出动镜移动的速度，就可以得到干涉光
强随光程差的变化曲线。
在精密的傅里叶变换光谱仪中，需要实时测量动镜的移动速度，根据移动速度调整采样间隔时间大小，使光程差间隔相同。为此加入一条辅助标定光路（引入一个已知波长的光源He-Ne激光），让其通过光路，比较单色光干涉图函数曲线的疏密分布，推算出光程差随时间改变的曲线。
本实验中无标定光路。
三、实验仪器与实验装置示意图
傅里叶变换光谱实验装置示意图
实验仪器：被测光源（汞灯）、氦氖激光器、反射镜、扩束镜、分束镜、补偿镜、定镜M1、反射镜M2、力矩电机、光屏、测量控制单元、计算机、光电倍增管
四、实验内容
(1)首先在光探测器的位置放一个白屏，激光束打在分束镜上，调节平面镜背面的调节螺丝，使白屏上的两个光点重合；
(2)加入扩束镜，则可在白屏上看到干涉条纹。调节干涉仪的细调手轮和M1下方的细调螺旋，调出竖直的等倾干涉条纹，并进一步调节使条纹间隔在2-3mm，移去光屏。
(3)打开电脑程序，控制测量控制系统，采集数据，运行程序测出氦氖激光器的光谱。
(4)在激光器下调出圆形的等厚干涉条纹，调节麦克尔逊干涉仪，使条纹尽量最大，如下图所示，再放上白光，可以观察到光屏上的彩色干涉条纹，移去光屏，打开程序处理数据，测得白光的光谱。
白光光谱测量光路图
五、数据记录与处理
横坐标计算波长/nm 标准波长/nm 误差
He-Ne 峰2090 632.8
待测峰1 1159 1141.11 1128.8 1.1%
待测峰2 2151 614.85 579.00 6.2%
六、参考文献
1高立模，《近代物理实验》，南开大学出版社
七、思考题
a)为什么在光源较弱的红外光谱区，傅里叶变换法占据统治地位？
答：目前主流的分光方法有三种：棱镜，光栅，和傅里叶变换技术。普通的分光技术由于有入射和出射狭缝的限制，其光通量受到很大的限制，而傅立叶光谱仪没有狭缝的制约，可以实现很大的光通量，并且相比棱镜和光栅分光相比，能够实现很高精度；红外光谱波长较长，从而波数比较小，需要高精度的测量方法，而傅里叶变换技术恰好满足这一点，由此傅立叶变换法在红外光谱区占统治地位。
b)傅立叶光谱仪的分辨率有什么决定，能不能达到无限大。
答：很显然最大光程差光程差的大小决定了傅立叶变换光谱的光谱分辨率，假设这段距离长为X，则变换光谱的波数分辨率为1/（2X）。在理论上，光程差的变换范围为零到无穷大，但是在实际测量中，光程差的测量不可能到无穷远，只可能是零到一段有限的距离，因此，傅立叶光谱仪的分辨率不能达到无穷大。
(完整word版)Nicolet_iS5_型傅里叶变换红外光谱仪标准操作规程
本细则根据傅里叶变换红外光谱方法通则（JY?T 001－1996）和美国Nicolet公司Nicolet 380型傅里叶变换红外光谱仪操作说明书制定。 1 适用范围 本方法适用于液体、固体、气体、金属材料表面镀膜等样品。它不仅可以检测样品的分子结构特征，而且还可对混合物中各组份进行定量分析，本仪器的测量范围为4000 ～ 400cm-1。 2 术语、符号、代号 见国标（GB3100－93）。 3 方法原理 红外光谱是根据物质吸收辐射能量后引起分子振动的能级跃迁，记录跃迁过程而获得该分子的红外吸收光谱。 4 常用试剂及材料 分析纯：四氯化碳、二氯甲烷、溴化钾、氯化钠； 窗片：溴化钾、氯化钠、KRS-5（碘化铯、溴化铯合晶）。
5 检测仪器 5.1仪器技术参数 仪器名称：傅里叶变换红外光谱仪 型号：Nicolet 380 测试波数范围：4000 ～400cm-1 波数精度：≤0.1 cm-1 4cm-1分辨率就可以达到要求。 分辨率： 0.1～16cm-1，一般测试样品使用 5.2 仪器环境要求 室内温度：18℃～ 23℃ 相对湿度：≤ 50% 5.3 仪器供电需求 仪器供电电压：220V?% 交流电频率：50Hz?% 交流电零地电压：＜1 V 6 检测方法 6.1 试样制备方法 6.1.1 一般注意事项 在定性分析中，所制备的样品最好使最强的吸收峰透过率为 10%左右。
Nicolet 380 型傅里叶变换红外光谱仪标准操作指导书 作者: 唐兴国审核: 丁春燕文件编号: HY-002 生效日期: 2010-11-22 最后审核日期: 2010-11-26 版次：01 修订号: 00 6.1.2 固体样品 （1）压片法：取 1～2mg的样品在玛瑙研钵中研磨成细粉末与干燥的溴化钾（A. R.级）粉末（约 100mg，粒度 200目）混合均匀，装入模具内，在压片机上压制成片测试。 玛瑙研钵压片模具 （2）溶液法：把样品溶解在适当的溶液中，注入液体池内测试。所选择的溶剂应不腐蚀池窗，在分析波数范围内没有吸收，并对溶质不产生溶剂效应。一般使用 0.1mm的液体池，溶液浓度在 10%左右为宜。 a：镜片； b：液体池部件（不含镜片）； c: 装配图； d：使用方法
FTIR(傅里叶红外光谱简介)
1、简介： 傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer），简称为傅里叶红外光谱仪。它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。 2、基本原理 光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。 3、主要特点 ①信噪比高 傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。 ②重现性好 傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。 ③扫描速度快 傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。 4、技术参数 光谱范围：4000--400cm-1 7800--350cm-1(中红外) 125000--350cm-1(近、中红外) 最高分辨率：2.0cm-1 / 1.0cm-1 / 0.5cm-1 信噪比：15000:1(P-P) / 30000:1(P-P) / 40000:1(P-P)
拉曼光谱的原理及应用.doc
拉曼光谱的原理及应用 拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD检测系统在近红外区域的高灵敏性,体积小而功率大的二极管激光器,与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计,提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。 （一）含义 光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时,大部分的光会按原来的方向透射,而一小部分则按不同的角度散射开来,产生散射光。在垂直方向观察时,除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外,还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线,这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目,位移的大小,谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此,与红外吸收光谱类似,对拉曼光谱的研究,也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定,分子结构的研究谱线特征 （二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征： a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同,但对同一样品,同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上,斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c. 一般情况下,斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布,处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。 （三）拉曼光谱技术的优越性 提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析,它无需样品准备,样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外 1 由于水的拉曼散射很微弱,拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。 2 拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间,可对有机物及无机物进行分析。相反,若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器 3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐,更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中,独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。 4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米,常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且,拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小,可分析更小面积的样品。 5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动,这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。（四）几种重要的拉曼光谱分析技术 1、单道检测的拉曼光谱分析技术 2、以CCD为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术 3、采用傅立叶变换技术的FT-Raman光谱分析技术 4、共振拉曼光谱分析技术 5、表面增强拉曼效应分析技术 (五) 拉曼频移,拉曼光谱与分子极化率的关系 1、拉曼频移：散射光频与激发光频之差,取决于分子振动能级的改变,所以它是特征的,与入射光的波长无关,适应于分子结构的分析 2、拉曼光谱与分子极化率的关系 分子在静电场E中,极化感应偶极矩P为静电场E与极化率的乘积 诱导偶极矩与外电场的强度之比为分子的极化率 分子中两原子距离最大时,极化率也最大 拉曼散射强度与极化率成正比例 （六）应用激光光源的拉曼光谱法 应用激光具有单色性好、方向性强、亮度高、相干性好等特性,与表面增强拉曼效应相结合,便产生了表面增强拉曼光谱。其灵敏度比常规拉曼光谱可提高104~107倍,加之活性载体表面选择吸附分子对荧光发射的抑制,使分析的信噪比大大提高。已应用于生物、药物及环境分析中痕量物质的检测。共振拉曼光谱是建立在共振拉曼效应基础上的另一种激光拉曼光谱法。共振拉曼效应产生于激发光频率与待测分子的某个电子吸收峰接近或重合时,这一分子的某个或几个特征拉曼谱带强度可达到正常拉曼谱带的104~106倍,有利于低浓度和微量样品的检测。已用于无机、有
傅里叶变换红外光谱仪的测试原理解读
傅里叶变换红外光谱仪的测试原理 傅里叶变换红外光谱仪由迈克耳逊干涉仪和数据处理系统组合而成,它的工作原理就是迈克耳逊干涉仪的原理。 迈克耳逊干涉仪的光路如图所示,图中已调到M2与M1垂直。∑是面光源(由被单色光或白光照亮的一块毛玻璃充当,面上每一点都向各个方向射出光线,又称扩展光源,图中只画出由S点射出光线中的一条来说明光路。这条光线进入分束板G1后,在半透膜上被分成两条光线,反射光线①和透射光线②,分别射向M1和M2又被反射回来。反射后,光线①再次进入G1并穿出,光线②再次穿过补偿板G2并被G1上的半透膜反射,最后两条光线平行射向探测器的透镜E,会聚于焦平面上的一点,探测器也可以是观测者的眼睛。由于光线①和光线②是用分振幅法获得的相干光,故可产生干涉。光路中加补偿板G2的作用是使分束后的光线①和光线②都以相等的光程分别通过G1、G2两次,补偿了只有G1而产生的附加光程差。M2′是M2被G1上半透膜反射所成的虚象,在观测者看来好象M2位于M2′的位置并与M1平行,在它 们之间形成了一个空气薄膜。移动M1即可改变空气膜的厚度,当M1接近M2′时厚度减小,直至二者重合时厚度为零,继续同向移动,M1还可穿越M2′的另一测形成空气膜。最后通过观测干涉条纹的分布情况就可以获得我们所要的信息。 如果是傅里叶变换红外光谱仪,那还要加上对干涉信息的数据处理系统而最终获得我们的数据图表。 二.紫外—可见分光光度计定量分析法的依据是什么? 比耳(Beer确定了吸光度与溶液浓度及液层厚度之间的关系,建立了光吸收的基本定律。 ○1. 朗伯定律 当溶液浓度一定时,入射光强度与透射光强度之比的对数,即透光率倒数的对数与液层厚度成正比。人们定义:溶液对单色光的吸收程度为吸光度。公式表示为 A=Lg(I0/It
傅里叶红外光谱仪操作规程
傅里叶红外光谱仪操作规程 1．开机前准备 开机前检查实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温在 15~25℃、湿度≤60%才能开机。 2．开机 首先打开仪器的外置电源，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。开启电脑，并打开仪器操作平台 OMNIC软件，运行 Diagnostic菜单，检查仪器稳定性。 3．制样 根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。固体粉末样品用 KBr 压片法制成透明的薄片;液体样品用液膜法、涂膜法或直接注入液体池内进行测定；（液膜法是在可拆液体池两片窗片之间，滴上 1-2滴液体试样，使之形成一薄的液膜；涂膜法是用刮刀取适量的试样均匀涂于 KBr窗片上，然后将另一块 窗片盖上，稍加压力，来回推移，使之形成一层均匀无气泡的液膜；沸点较低，挥发性较大的液体试样，可直接注入封闭的红外玻璃或石英液体池中，液层厚度一般为 0.01~1mm）。 4．扫描和输出红外光谱图 将制好的 KBr薄片轻轻放在锁氏样品架内，插入样品池并拉紧盖子，在软 件设置好的模式和参数下测试红外光谱图。先扫描空光路背景信号（或不放样品时的 KBr薄片，有 4个扣除空气背景的方法可供选择），再扫描样品信号，经 傅里叶变换得到样品红外光谱图。根据需要，打印或者保存红外光谱图。5．关机 （1）先关闭 OMNIC软件，再关闭仪器电源，盖上仪器防尘罩。 （2）在记录本上记录使用情况。 6．清洗压片模具和玛瑙研钵 KBr对钢制模具的平滑表面会产生极强的腐蚀性，因此模具用后应立即用水冲洗，再用去离子水冲洗三遍，用脱脂棉蘸取乙醇或丙酮擦洗各个部分，然后用电吹风吹干，保存在干燥箱内备用。玛瑙研钵的清洗与模具相同。
傅里叶变化光谱仪 激光三角法
傅里叶变换红外光谱仪 15测控（3+2）蒋炜2015430340007 傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer）,简称为傅里叶红外光谱仪。它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。 基本原理 光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。 主要特点 编辑 傅里叶红外光谱仪信噪比高 傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。 傅里叶红外光谱仪重现性好 傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。 傅里叶红外光谱仪扫描速度快 傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
傅里叶变换光谱实验
傅里叶变换光谱实验 一、实验目的 1、了解傅里叶变换光谱的基本原理。 2、学会测量待测光的光谱图。 重点：傅里叶变换光谱实验装置的正确使用，实验过程中参数的选定 难点：傅里叶变换光谱原理的理解 二、实验原理 现代光学的一个重大进展是引入“傅里叶变换”概念，由此发展成为光学领域内的一个崭新分支——傅里叶变换光学。本实验中用到的“傅里叶变换光谱实验装置”利用了傅里叶光谱中存在的干涉图和光谱图的变换关系，仪器用途是演示通过傅里叶变换的方法测定光源的辐射光谱。本实验仪器的意义在于进行傅里叶变换原理的演示。本实验测量光谱范围设计在可见区（400-800nm ）并且光路部分设计为开放式，以便能更深刻、直观地了解傅里叶变换光学的实现与应用。 傅里叶变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。然后将接收到的信号送到解调器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。这样我们就得到了待测光的光谱图。下面介绍两个方程： 调制方程：()()cos 2I x I xd σπσσ+∞-∞=? 解调方程：()()cos 2I I x xdx σπσ+∞ -∞=?
调制过程：这一步由迈克耳孙干涉仪实现，设一单色光进入干涉仪后，它将被分成两束后进行干涉，干涉后的光强值为 0()c o s 2I x I x πσ=，(其中x 为光程差，它随动镜的移动而变化，σ为单色光的波数值)。如果待测光为连续光谱，那么干涉后的光强为()()cos 2I x I xd σπσσ+∞ -∞=?。 图1 实验装置中的迈克尔孙干涉仪 解调过程：我们把从接收器上采集到的数据送入计算机中进行数据处理，这一步就是解调过程。使用的方程就是解调方程，这个方程也是傅里叶变换光谱学中干涉图—光谱图关系的基本方程。 对于给定的波数σ，如果已知干涉图与光程差的关系式，就可以用解调方程计算的这波数处的光谱强度()I σ。为了获得整个工作波数范围的光谱图，只需对所希望的波段内的每一个波数反复按解调方程进行傅里叶变换运算就行了。 三、实验仪器 XGF-Ⅰ型傅里叶变换光谱实验装置 、数据传输设备(USB 线)、 计算机一套(如需要数据输出还应连接相应的输出设备，比如说打印机等)、待测光源（如图2所示）。
傅里叶变换红外光谱分析基础知识
傅里叶变换红外光谱分析基础知识 傅里叶变换红外光谱分析技术介绍傅里叶变换红外光谱分析技术为大量的学术研究实验室、化学分析实验室、质保/质控实验室和法庭科学实验室提供了重要的分析手段。傅里叶变换红外光谱分析方法的普及已深深植根，从简单的化合物鉴定到质控监测，广泛应用于各种化学分析，尤其是聚合物和有机化合物分析。 什么是傅立叶变换红外光谱？ FTIR指的是傅立叶变换红外，是红外光谱分析的优选方法。当连续波长的红外光源照射样品时，样品中的分子会吸收或部分某些波长光，没有被吸收的光会到达检测器（称为透射方法）。将检测器获取透过样品的光模拟信号进行模数转换和傅立叶变换，得到具有样品信息和背景信息的单光束谱，然后用相同的检测方法获取红外光不经过样品的背景单光束谱，将透过样品的单光束谱扣除背景单光束谱，就生成了代表样品分子结构特征的红外指纹的光谱。由于不同化学结构（分子）会产生不同的指纹光谱，这就体现出红外光谱的价值意义。 那么，什么是FTIR（傅立叶变换红外光谱）？ 傅立叶变换技术将检测器输出信号转换成可解读红外光谱。傅立叶变换红外生成的光谱以图形的形式提供可解析的样品分子结构的信息。 傅立叶变换红外的工作原理是什么？为何使用它？ 傅立叶变换红外利用干涉图记录放置于红外光路中的材料的相关信息。傅立叶变换产生光谱，分析人员利用该光谱鉴定材料或进行定量分析。 一个傅立叶变换红外光谱是从干涉图被译解成为可解读的光谱。光谱图的图形可帮助鉴定样品，因为样品的分子振动吸收会在光谱上显示出特定的红外指纹。 傅立叶变换红外采样介绍 傅立叶变换红外主要有以下四种采样技术： 透射衰减全反射 (ATR)镜面反射漫反射每一项技术有各自特点，这使它们可适用于不同的状态的样品。 傅立叶变换红外光谱仪的采样和应用
Nicolet_iS5型傅里叶红外变换光谱仪标准操作规程
文件内容： 1、目的??????????????????????????1 2、范围??????????????????????????1 3、职责??????????????????????????1 4、内容??????????????????????????1 5、变更记载和原因?????????????????????5 6、相关文件和记录?????????????????????5发放范围： 质量部质量控制科
股份有限公司 Nicolet iS5 型傅里叶变换 红 外光谱仪标准操作规程 版本号： 00 执行日期： 2013.07.08 下次修订时间： 2018.07.07 1. 目的：建立 Nicolet iS5 型傅里叶变换红外光谱仪的标准操作规程， 规范该仪器的操作使用。 2. 范围：适用于 Nicolet iS5 型傅里叶变换红外光谱仪的标准操作。 3. 职责： 质量控制科全体人员 4. 内容： 4.1 概述：红外光谱是根据物质吸收辐射能量后引起分子振动的能级 跃迁，记录跃迁过程而获得该分子的红外吸收光谱。红外光谱仪适用 于液体、固体、气体、金属材料表面涂层等样品，它可以检测样品的 分子结构特征，可对物质进行定性鉴别。 4.2 开机：开启电源稳压器，打开电脑、打印机及仪器电源。在操作 仪器采集谱图前，先让仪器稳定 20 分钟以上。 4.3 仪器自检： 正常（显示红叉），通过下拉菜单【采集】→【实验设置】→ 【诊断】 Advanced Diagnostics ?】查找原因或调整仪器 4.4 软件操作： 4.4.1 参数设置：点击【采集】→【实验设置】→【采集】对采集参 数包括扫描次数、分辨率、 Y 轴格式、谱图修正、文件管理、背景处 理、实验标题、实验描述等进行设定，可点击【光学台】 ，检查干涉图 在 Windows 桌面上双击 上角“ ”出现绿色 打开软件后， 仪器将自动检测并在右 ”，表示电脑和仪器通讯正常。如不 或【采集】→
傅里叶红外光谱仪操作规程
傅立叶变换红外光谱仪 操作规程 一、主要技术指标 1、仪器型号：Nicolet 6700 2、扫描范围：4000 cm-1~ 400cm-1 3、最小精度：1cm-1 4、检测器：DTGS 5、分束器：多层镀膜溴化钾 6、光源：EverGlo光源 二、环境条件 1、电源要求： 仪器供电电压：220V±10%，频率50Hz±10% 2、温湿度要求： 室内温度18℃～25℃相对湿度≤60% 为保证仪器达到较高的控温精度，应保证稳定室温； 实验室保持抽湿状态，以维持空气干燥，且不宜开空调。 样品室窗门应轻开轻关，避免仪器振动受损。 三、试验步骤 1、标样质量浓度曲线的绘制 （1）配制系列浓度的标液：分别称取脂肪酸甲酯0.0100g、0.0200g、 0.0300g、0.0400g和0.0500g于10mL容量瓶中，加入少量环己烷摇匀， 再加环己烷至刻线位置。分别得到质量浓度为1g/L、2 g/L、3 g/L、4 g/L、 5 g/L的脂肪酸甲酯标准溶液。 （2）按以下试验操作步骤2扫描以上所配制的各个不同质量浓度的脂肪酸甲酯标准溶液，分别得到其红外谱图。 （3）打开OMNIC分析软件，将所得的不同浓度的标样图谱以及相应的浓度数值等输入该软件，绘制脂肪酸甲酯质量浓度曲线，保存。 2、试验操作： （1）开机时，首先打开仪器电源，稳定半小时，使得仪器能量达到最佳状态。 （2）开启电脑，并打开仪器操作平台OMNIC软件，运行Diagnostic 菜单，设置实验参数并检查仪器稳定性。
（3）扫描背景谱图：用环己烷反复清洗样品池（一般为3次），扫描环己烷红外谱图并保存。 （4）稀释待测试样，用稀释过的待测试样润洗样品池（2到3次）。然后向样品池中加满试样，以环己烷为背景对试样进行扫描得到其红外谱图并保存。 （5）每个样品重复进行上述（3）（4）两步骤进行平行测定。 3、试验数据分析： （1）打开OMNIC分析软件，调取试验所得的试样谱图，与标样数据对比分析，得到试样中待测物的质量浓度。 （2）试验结束后，并依次关闭OMNIC软件及仪器、主机的电源，清洗样品池，使仪器周围保持干净整洁。 四、注意事项及维护保养 1、实验室必须有良好的接地。 2、在仪器使用过程中，请经常检查仪器内部的湿度指示，Nicolet系 列用户可用软件检查干燥剂湿度是否过关。若干燥剂颜色变浅，请 及时将干燥剂在烘箱里烘干。 3、每次做完样品后，在样品仓内放一杯干燥硅胶，以保持样品仓的干 燥并同时保护两边的KBr窗片。 4、仪器长时间不使用时，间隔几天开启仪器一段时间，使仪器处于通 电状态，可防止仪器受潮。 5、每次做完试验，用布罩将仪器盖好。
(完整版)实验傅立叶变换光谱实验
实验3-3 傅立叶变换光谱实验 ● 实验简介： 利用光的干涉现象，得到干涉图，经过傅立叶变换，在频域中得到光谱，这种方法得到的光谱称为傅立叶变换光谱，所用的仪器称为傅立叶光谱仪。它的优点是： 1. 它以大的圆形入射孔径代替普通光谱仪的窄的入射狭缝，在获得同样分辨本领条件下，它能从较大的立体角接受光源辐射。 2. 在一般分光光度计中，每一瞬间只能测量一个光谱元，而傅立叶光谱仪能在整个工作时间内，同时记录所有待测光谱元，这又进一步使接收器获得更多的辐射能量，提高接收信号的信噪比。所以，它特别适合于光源较弱的红外光谱区，目前它已作为一种新型红外光谱仪广泛应用于红外光谱工作中。 ● 实验目的： 利用傅立叶变换光谱仪，测量常用光源的光谱分布。 ● 实验原理 傅立叶光谱方法利用干涉图和光谱图之间的对应关系。通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究光谱图。和传统的色散性光谱仪相比较，傅立叶光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪，它能同时测量、记录所有谱元的信号，并以更高的效率采集来自光源的辐射能量，从而使它具有比传统光谱仪高得多的信噪比和分辨率；同时它的数字化的光谱数据，也便于计算机处理和演绎。正是这些基本优点，使得傅立叶光谱方法发展为目前红外和远红外波段中最有力的光谱工具。它的研究、开发和应用已经形成了光谱学的一个独立分支——傅立叶光谱学，或称干涉光谱学。 傅立叶的变换过程实际上就是调制与解调的过程，通过调制我们将待测光的高频率调制成我们可以掌控、接收的频率。然后将接收器接收到的信号送到调制器中进行分解，得出待测光中的频率成分及各频率对应的强度值。这样我们就得到了待测光的光谱图。 调制和解调方程： 调制方程： ()()cos(2)I B d δνπνδν+∞-∞=? 解调方程： ()()cos(2)B I d νδπνδδ+∞-∞=? I(δ)——随光程变化的干涉图 v ——表示最小波数 B(v)——复原光谱图强度分布 ● 实验内容 1.利用激光调整迈克尔逊干涉仪，调出光的干涉条纹 2.利用钨丝灯调出白光的干涉条纹，目的是找出光程差为零的位置 3.去掉白光灯，放入被测光源，调整干涉条纹的方向和宽度 4.调整参考激光光路，尽量减少两光路之间的相互影响 5.调整电机转速，连接计算机，开始采集数据 6.进行数据处理和傅里叶变换，输出光谱
傅里叶变换红外光谱仪解析
仪器分析综述 系别：生物科学与技术系 班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251 傅里叶变换红外光谱仪 前言 随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,简称为傅里叶红外光谱仪。它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。 正文 傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。 光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）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，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。 光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上
后变成两束光。其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。因而这两束到达探测器的光油了光程差，成了相干光，移动可动镜M1可改变两束光程差。在连续改变光程差的同时，记录下中央干涉条纹的光强变化，及得到干涉图。如果在复合的相干光路中放有样品，就得到样品的干涉图。需要通过计算机进行傅里叶变换后才能得到红外光谱图。 主要特点 1、信噪比高 傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。 2、重现性好 傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。 3、扫描速度快 傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。 FTIR 的吸收强度和表示方法 红外吸收光谱分析对于同一类型的化学键，偶极矩的变化与结构的对称性有关。例如C ＝
傅里叶变换红外(FTIR)光谱专题实验
傅里叶变换红外（FTIR ）光谱专题实验 实验一、红外吸收光谱仪的结构及基本操作（老师讲解） 实验二、薄膜样品的层数定量分析 二、实验准备 准备好某种塑料薄膜，分别制成1、2、3、4层样品。 三、实验步骤 1)开机步骤 a.开启计算机 b.打开仪器 c.打开Perkinelmer Spectrum 软件 2）测定步骤 a.设置合适的各参数（扫描范围在4000-4001 cm ） b.背景扫描 c.用强磁力样品架，依次扫描准备好的样品 d.对图谱进行数据处理并保存至文件夹 四、注意事项 a.所制薄膜样品不可太厚或太薄。过薄或浓度过低常使弱的甚至中等强度的吸收谱带显示不出来；如果样品过厚或过浓会使许多主要吸收谱带彼此连成一片（或峰过宽），看不出准确的波数位置和其精细结构。 b.样品中不应有游离水 c.样品表面反射回引起能量损失，造成普带变形。并产生干涉条纹，可使样品表面粗糙些来消除。 d.样品扫描过程中禁止打开样品舱盖 五、数据处理 040 80 T r a n s m i t t a n c e % wavenumber (cm -1 ) 图1 1、对图谱进行基线校正，并标出个谱峰的位置对照红外波谱数据解析，了解所标普带
Area n 表示的化学键 2、分析所实验样品得结果并与标准样品对照，考察其匹配程度。 分析：由上图1红外光谱对照红外数据推知约36001 -cm 处的吸收为自由OH -，峰尖很大可能是材料表面有水分所导致。重点是该材料在400~40001 -cm 的特征吸收主要有3组，分别为峰为2912（与2849是一组）、1466和7221 -cm 四处峰，其中29121 -cm 对应于反对称伸缩振动，28491 -cm 对称伸缩振动（并由图可知材料中H C -基团浓度较高，该组振动强度很大）；14661 -cm 对应弯曲振动；7221 -cm 处的峰是n CH )(2（4≥n ）亚甲基平面摇摆振动。据此可初步判断该材料为聚乙烯。 3、薄膜层数计算 由origin 软件经积分处理得到薄膜层数与特征吸收峰高度和薄膜层数与特征吸收面积数据表(未转换成吸收光谱)： 图2 Lambert-beer 定律 bc I I T A t ε=-=-=)lg( lg 0 n Height
基于傅立叶变换的光谱数据分析
1绪论 本章介绍课题的研究背景，总结阐述光谱分析技术的发展应用，以及光谱测量仪 器的分类和各自特点，特别是傅里叶光谱仪及应用情况，简要介绍傅里叶变换光谱仪 的研究现状及成果;最后阐述本课题的研究目的、意义以及主要研究内容和技术指标 要求。 1.1选题的背景、目的和意义 在现代高技术战争中，激光武器及其对抗已显得日益重要，面对战场上激光战术 侦察、激光武器和激光制导武器等激光威胁，加速发展激光侦察告警技术己成为激光 对抗的首要任务。准确、可靠、迅速地掌握对方激光的属性己成为交战双方开战的重要前提，因此采用先进技术提高激光告警设备敌我识别的性能、抗干扰能力和反应速度是非常必要的。 激光告警技术是是光电对抗的重要组成部分。研究激光告警技术的目的是快速探测敌方激光威胁的存在，尽可能确定出其方位、波长、强度、脉冲特性(脉宽、重复频率等)等信息，以便我方能及时采取保护或反击措施。激光告警设备硬件通常由激光接收系统、光电传感器、信号处理器、显示与告警装置等部分组成。目前，告警设备在软件上基本都采用解方程组或者查表的方法，求解来袭激光的波长、角度和次数等基本信息。例如，典型相干识别法的迈克尔逊型、法布里一拍罗(F-P)型和光栅衍射型告警机，利用形成的干涉条纹间距确定入射激光的波长，利用干涉图的横向位移量确定入射激光方向等。当激光以一定波长和方向入射时，特定条纹在光电探测器上的位置的不同或者条纹阳间距的不同，制作波长和与入射方向对应的查找表，这样处理器只需计算目标条纹的成像位置和间距，便可通过软件查表实现波长和角度的测定。这种方法原理简单、编程容易;但是无法求出目标激光的光谱特征，从而无法得到威胁激光的时、空特性和类型[1]。 为了实时获取来袭激光的光谱分布和类型，提高告警系统的信噪比和探测率，需 要研究具有高速、准确、性能可靠的新型激光告警系统。 1.2激光光谱探测技术的国内外研究现状 目前，激光信号光谱的探测，主要通过光谱仪来实现，光谱仪从原理上可分为色 散型和干涉型两大类。
论述拉曼光谱的原理
目录 摘要 ................................................................................................................................................................ I I 关键词 ............................................................................................................................................................ I I 2 拉曼散射原理 ............................................................................................................................................ I I 2.1 拉曼散射........................................................................................................................................ I II 2.1.1 斯托克斯散射.................................................................................................................... I II 2.1.2 反斯托克斯散.................................................................................................................... I II 2.2 拉曼光谱参数................................................................................................................................ I II 2.2.1 谱峰的位置和强度............................................................................................................ I II 2.2.2 拉曼位移........................................................................................................................... IV 2.2.3 去偏度............................................................................................................................... IV 3 拉曼光谱技术 .......................................................................................................................................... IV 3.1 表面增强拉曼光谱技术............................................................................................................... IV 3.2 高温拉曼光谱技术....................................................................................................................... IV 3.3 共振拉曼光谱技术......................................................................................................................... V 4 拉曼光谱仪 ................................................................................................................................................ V 4.1 激光拉曼光谱仪的结构分类......................................................................................................... V 4.1.1 色散型................................................................................................................................. V 4.1.2 傅里叶变换拉曼光谱仪..................................................................................................... V 4.2 拉曼光谱仪检测原理................................................................................................................... VI 5 结论 .......................................................................................................................................................... VI 参考文献 ...................................................................................................................................................... VI
傅里叶变换光谱
傅立叶变换光谱实验报告 姓名： 学号： 专业：光电子 一、 实验目的 (1) 自组傅里叶变换光谱仪，掌握傅里叶变换光谱的原理； (2) 测量常用光源的光谱分布。 二、 实验原理 傅里叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构。使两束相干光的光程差发生连续改变，干涉光强相应发生变化，记录下光强接收器输出中连续的变化部分，得到干涉光强随光程差的变化曲线，即干涉图函数。然后计算出干涉图的傅里叶余弦变换，即可得到光源的光谱分布。这样得到的光谱就被称为傅里叶变换光谱。 1、干涉光强的计算 根据光波叠加原理，若有两束单色光，它们的波数都是σ，具有Δ的光程差，传播方向和偏振方向相同，光强都是I ’，这两束光相互叠加产生干涉，得到光强为： )2cos('2'2)(cos '42 ?+=?=πσπσI I I I 从上式看，单色光的干涉图像包含一个直流分量和一个余弦函数分量，余弦函数分量的周期就是单色光的波长。 若光源不是单色光，光强随波长的分布为I(σ),在光谱间隔d σ内光强是I （σ）d σ将此光源发出的光等强分成两束，相互干涉后光强是： )2cos()(2)(2?+=πσσσσσd I d I dI 在整个光谱范围内的干涉总光强为: I =c ò0 ￥ I (s )d s +c ò0 ￥ I (s )cos(2ps D )d s
其中为常数，上式右侧第一项为常数，与光程差Δ无关；右边第二项是光程差的函数，将第二项单独写出： I (D )=c ò0￥ I (s )cos(2ps D )d s 两束光干涉所得光强是光束光谱分布的傅立叶余弦变换。傅立叶余弦变换是可逆的，则有： ? ???=∞ d I c I )2cos()(')(0 πσσ 只要测出相干光束的干涉光强随光程差变化的干涉图函数曲线I(σ)进行傅立叶变换就可以得到相干光束的光谱分布。 2、实际应用的相关讨论 将上述公式用于实际还需进行一下讨论： 1.公式中要求光程差测量范围为0到∞，但实际中光程差的测量范围有限。理论上，光程差测量范围的大小（最大光程差X ）决定了傅里叶变换光谱的光谱分辨率，其波束分辨率为1/（2X),但由实际条件X 只能为有限值； 2.公式中要求干涉光强随光程差连续变化曲线I(Δ)。但实际中采用间隔一定距离离散采样的方法，光程差的采样间隔的大小决定了傅里叶变换光谱的光谱范围。避免光谱线混淆的条件是采样间隔小于或等于最小波长的二分之一。 实验中为了实现高精度的等光程差，采用间接测量的方法：用一个精密电机带动迈克尔逊干涉仪的细调手轮，让其动镜匀速移动，从而以恒定速度改变光程差。用光电接收器接收光强信号，得到干涉光强随时间变化的曲线。再用已知波长的单色光测出动镜移动的速度，就可以得到干涉光
傅里叶变换光谱 s.
傅里叶变换光谱 傅里叶变换光谱： 利用光的干涉现象，得到干涉图，经过傅立叶变换，在频域中得到光谱，这种方法得到的光谱称 为傅立叶变换光谱，所用的仪器称为傅立叶光谱仪。它的优点是： 1. 它以大的圆形入射孔径代替普通光谱仪的窄的入射狭缝，在获得同样分辨本领条件下，它能从 较大的立体角接受光源辐射。 2. 在一般分光光度计中，每一瞬间只能测量一个光谱元，而傅立叶光谱仪能在整个工作时间内， 同时记录所有待测光谱元，这又进一步使接收器获得更多的辐射能量，提高接收信号的信噪比。所以， 它特别适合于光源较弱的红外光谱区，目前它已作为一种新型红外光谱仪广泛应用于红外光谱工作中。 实验目的： 1. 掌握傅里叶变换光谱的原理 2. 自组傅里叶变换光谱仪 3. 测量常用光源的光谱分布 实验原理： 1. 傅里叶变换光谱实验的应用与特点简介
傅里叶变换光谱技术是光谱学中主要的分光手段之一，具有高精度、多通道、高通量、宽光谱范围、结构紧凑等优势。其实验结果是通过傅里叶变换从空间域变换到频率域通过数学计算的方法得到。 多数傅里叶变换光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构的。其借助于连续的移动其中的一个反射镜（动镜），干涉仪产生的两束相干光的光程差发生连续改变，干涉光强就会发生相应改变。在改变光程差的同时，记录下光强接收器输出中的变化部分，得到干涉光强随光程差的变化曲线，即干涉图函数。在获得干涉图后，算出干涉图的傅里叶余弦变换，即得光源的光谱分布。 2. 运用傅里叶变换得到相干光束的光谱分布 若有两束单色光，波数都为σ，传播方向和偏振方向相同，光强均为I' ，两光束间光程差为Δ，两束光相互叠加产生干涉，得到的光强为 在整个光谱范围内的干涉总光强为： 上式右方第一项为常数项，第二项为光程差Δ的函数，故以 I(Δ 表示第二项为： 2cos( (2 (2?+=πσσσσσd I d I dI ??∞∞?+=00 2cos( ( (σπσσσσd I c d I c I ? ∞?=?0 2cos( ( (σπσσd I c I 由于傅里叶余弦变换可逆，故： 上式需要测量的光程差范围是0到∞，但实际测量范围无法如此精确，存在较大误差。理论分析得到：光程差测量范围大小决定了傅里叶变换光谱的光谱分辨率，即傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率由最大光程差决定；同时上式要求测量干涉光强是随光程差变化的连续变化曲线，实际测量中亦无法实现，只能采用间隔一定距离离散采样的方法。 3. 如何实现高精度的等光程差，并采取间隔的选取是实验的关键