红外光谱仪的结构及特点
“傅里叶”红外光谱仪结构简介
“傅里叶”红外光谱仪结构简介傅里叶变换红外光谱仪（简称FTIR光谱仪），简称傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散红外光谱的原理。
它是根据干涉后红外光的傅里叶变换原理研制的红外光谱仪。
主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、探测器、各种红外镜、激光器、控制电路板、电源等组成。
可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。
它克服了色散光谱仪分辨率低、光能输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。
它不仅可以测量各种气体、固体和液体样品的吸收光谱和反射光谱，还可用于短时化学反应测量。
目前，红外光谱仪广泛应用于电子、化工、医药等领域。
傅里叶变换红外光谱仪主要由红外光源、分束器、干涉仪、样品池、探测器、计算机数据处理系统和记录系统组成。
它是干涉式红外光谱仪的典型代表。
与色散红外仪器的工作原理不同，它没有单色仪和狭缝，通过迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图，然后通过傅里叶数学变换将时域函数干涉图转换为频域函数图。
介绍傅里叶红外光谱仪的组成和结构：1光源：傅里叶变换红外光谱仪配备多个光源，用于测量不同范围的光谱。
通常使用钨丝灯或碘钨灯（近红外）、碳化硅棒（中红外）、高压汞灯和氧化钍灯（远红外）。
2分束器：分束器是迈克尔逊干涉仪的关键部件。
它的作用是将入射光束分为反射和透射两部分，然后将它们合成。
如果可移动反射镜导致两个光束之间存在一定的光程差，则合成光束可能会导致相位长度或破坏性干涉。
分束器的要求是入射光束在波数V处透射和反射一半，调制光束的振幅***。
分束器是根据不同波段的使用，在不同的介质材料上添加相应的表面涂层而形成的。
3检测器：傅里叶变换红外光谱仪中使用的检测器与色散红外光谱仪中使用的检测器没有本质区别。
常用的探测器有硫酸甘油三酯钛（TGs）、铌酸锶钡、碲化汞镉、锑化铟等。
4数据处理系统：傅里叶变换红外光谱仪数据处理系统的核心是计算机，其功能是控制仪器的运行，采集和处理数据。
红外光谱仪的内部结构
红外光谱仪的内部结构
红外光谱仪通常由以下几个主要部分组成：
1. 光源：用于产生红外辐射的光源。
常用的光源包括黑体辐射源、钨灯和高频驱动的红外激光器等。
2. 光路系统：用于引导光线进入和离开光谱仪的光学组件。
光线从光源经过反射镜、透镜、棱镜等光学元件，最终聚焦在样品上，然后再经过一系列光学元件被引导至检测器。
3. 样品室：用于容纳待测样品的空间。
样品室通常由一个透明的窗口和适当的样品支架组成，以保证样品能够与光线有效地相互作用。
4. 检测器：用于测量样品吸收、散射或反射红外辐射的器件。
最常用的检测器是红外光谱仪常见的光电探测器，如热电偶探测器（Thermocouple Detector，TCD）、铟锑(Indium Antimonide,InSb)、碲镉汞(Tellurium Cadmium Mercury,TCD)
和硅(PIN)探测器等。
5. 数据采集与处理系统：用于采集、处理和分析检测器所测量到的信号。
这部分系统通常由一台计算机和相应的数据采集卡、信号放大器、滤波器、放大器、数模转换器等组成。
这些部分在一个封闭的外壳中进行组装，以保障光路系统的稳定性和免受外界干扰。
整个仪器的内部结构精密而复杂，旨在确保准确的光学测量和信号处理。
紫外可见近红外光谱仪结构
紫外可见近红外光谱仪结构紫外可见近红外光谱仪（UV-Vis-NIR光谱仪）是一种广泛应用于光学分析领域的仪器，用于测量材料在紫外（UV）、可见（Vis）、近红外（NIR）区域的光谱特性。
下面是UV-Vis-NIR光谱仪的一般结构和组成部分：1.光源：光谱仪通常配备了一个光源，用于产生光束以照射样品。
光源一般采用氘灯或钨灯，来提供紫外和可见光谱范围的光线，同时一些仪器也配备了近红外光源。
2.光学系统：光谱仪的光学系统包括多个光学元件，如反射镜、光栅、滤光片等。
这些元件用于分散和选择不同波长的光，使其通过样品和到达检测器。
光栅是一种常见的光分散元件，用于将光按波长进行分光处理。
3.样品室：样品室是放置样品的装置，以接收光线进行测量。
样品室通常是一个透明的容器，内部装有样品架或样品池。
在紫外可见光谱仪中，样品室通常是光密封的，以防止外界光线的干扰。
4.检测器：用于测量样品室中经过的光线的强度的检测器位于样品室的另一侧。
常用的检测器包括光电二极管（Photodiode）和光电倍增管（Photomultiplier Tube），它们能够将光信号转化为电信号。
近红外光谱仪通常配备更敏感的探测器，如InGaAs探测器。
5.信号处理和数据分析部分：光谱仪配备了相应的电路和软件，用于信号放大、滤波、数据记录和分析。
它可以对接收到的光信号进行处理和展示，在计算机上生成光谱图像，并提供相关的分析结果。
这些部分组合在一起，构成了UV-Vis-NIR光谱仪的基本结构，它们协同工作，使光谱仪能够测量不同波长范围内的光谱特性，应用于物质分析、化学研究和材料科学等领域。
红外光谱仪器基本构成
红外光谱仪器基本构成
红外光谱仪是一种用于分析物质结构和性质的精密仪器，由下列六个部分组成：
1、光源：通常是热电灯或热灯，其它光源也可用于某些特定应用场合，如钨灯，闪光灯，激光等；
2、隔离器：由反射或折射单元组成，光源以一定波长分子形式输出；
3、分光元件：如镜片、棱镜和折射仪，用于分离光源的不同波长；
4、检测系统：将不同波长的光量化，以求出红外光谱定标数据；
5、计算机：将检测器输出的数据根据定标数据处理，如拟合，并打印出实验结果；
6、样品环境系统：包括加热系统，气体密封系统，真空系统等，用于测定特定样品的红外光谱。
二、红外光谱仪的特点
1、非接触测量：红外光谱仪可以通过空气将激发源及检测器与样品之间的距离远超过其他技术，因此，不会受到样品的物理因素的影响，可以实现非接触测量；
2、小测量量程：红外光谱仪的测量范围很小，可以进行精确的定性和定量分析；
3、高分辨率：红外光谱仪能分辨微小的振动，通过检测不同波长的光，可以精确测量物质的组成；
4、高灵敏度：红外光谱仪能检测微量物质的谱线，具有很高的灵敏度；
5、迅速性：红外光谱仪能在短时间内得出实验结果和分析结论，且可以多次测量。
傅里叶红外光谱仪的基本结构
傅里叶红外光谱仪的基本结构
傅里叶红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR）是一种化学分析仪器，它能够在分子气体、液体或固体中获取红外光谱信息。
它的基本结构包括以下部分：
1. 光源部分：FTIR使用一种称为Globar的硅碳棒作为光源，该光源能够发射波长范围从
2.5微米到25微米的红外光。
Globar加热后会发出热辐射，该辐射被反射镜反射和聚焦，从而产生高强度的红外辐射。
2. 采样部分：FTIR采用光学分束器将样品的红外辐射光引入样品室，通常使用样品夹持装置将样品放到样品室内。
在样品室内，样品与红外辐射相互作用，从而产生被称为红外吸收光谱的信号。
样品室内一般有几种用于控制气氛和温度的装置。
3. 探测器部分：FTIR使用一种称为气冷半导体探测器（MCT）的设备来探测红外信号。
MCT具有高灵敏度和高速响应性能，能够在极短的时间内对红外辐射信号进行检测，并转换为电信号。
4. 干涉仪部分：FTIR使用Michelson干涉仪作为信号分析器件。
干涉仪将被红外辐射光谱吸收后的光信号分成两个光束，然后再将它们重新汇合。
通过干涉程度的变化，干涉仪可以提供高分辨率的红外光谱信息。
5. 傅里叶变换计算部分：根据干涉仪接收到的光强度信号，FTIR可以
通过傅里叶变换计算得到红外光谱图。
整个计算过程由FTIR仪器自动完成，用户只需要通过电脑或其他数据处理设备来查看和解读光谱数据。
总之，FTIR的基本结构非常复杂，但也很实用。
它是一种非常常见的化学分析仪器，可广泛用于医学、环境科学、材料科学和生物学等领域的红外光谱分析。
红外光谱仪结构
红外光谱仪结构
红外光谱仪的结构主要由以下几个部分组成：
1. 光源：红外光谱仪的光源一般采用红外线辐射强的热源，常见的有热丝灯、Nernst灯、氦氖激光等。
2. 样品室：用于放置待测样品的空间，通常有一个样品槽或样品池。
样品室需要具备良好的气密性和真空度，以确保检测过程中无外界气体干扰。
3. 光分束系统：红外光谱仪的光路中通常会设计光分束系统，将由样品散射的光线分离成两束，分别进入检测器和参比器中。
4. 光栅：用于分离不同波长的光束，通常由高精度的光栅构成。
光栅将光束分成不同的波长，使得不同波长的光能够与检测器相互作用。
5. 检测器：红外光谱仪的检测器一般采用氮化硅、硒化铟等材料制成的光敏元件。
当入射光束通过样品后产生相应的吸收、透射或散射时，检测器将会感受到这种光的变化，并将其转化为电信号。
6. 数据处理系统：红外光谱仪还包括一个用于处理和分析从检测器获取的光谱信号的电子控制和数据处理系统。
这个系统能够对光谱信号进行放大、记录、存储和显示等处理，以便用户能够直观地观察和分析光谱结果。
总的来说，红外光谱仪的结构是一个复杂的光学仪器系统，通过光源的辐射、样品的散射、光栅的分光和检测器的感受，能够获取样品在红外波段的吸收、透射和散射特性，并通过数据处理系统将这些信息转化为电信号、图像或光谱图，从而实现对样品的分析和检测。
傅里叶红外光谱仪的结构组成
傅里叶红外光谱仪的结构组成一、激光系统1. 光源：傅里叶红外光谱仪常用的激光光源有红外光、近红外光和光纤同步激光等多种。
红外激光在区域光谱和表面光谱分析等方面具有较高的应用价值。
2. 激光模式及稳定性：激光的稳定性和模式对红外光谱的分辨率和信噪比都有很大影响。
常见的激光模式有TEM00、TEM01等，TEM00模式的光束质量和能量分布都较好，因此在傅里叶红外光谱分析中使用较多。
3. 调谐系统：激光调谐系统主要是为了获得连续宽谱的光源，可用于不同波段的红外光谱分析。
二、光谱仪干涉仪傅里叶红外光谱仪的干涉仪是将样品红外光谱与参考光谱分别比较，从而获得样品红外光谱的重要组成部分。
其主要结构包括：1. 光源及分束器：干涉仪的光源一般为钠光源，光线需要通过分束器进行分光。
2. 光路系统：光路系统包括分光镜、透镜、反射器等光学元件，用于将光通过光路传输至四光束干涉仪。
3. 四光束干涉仪：经过传输后的光线通过四光束干涉仪，将参考光和样品光以连续的方式分别与检测器进行叠加。
4. 检测器及数据采集系统：检测器用于检测样品和参考光的干涉信号，数据采集系统可将检测器检测到的信号转换为数字信号进行处理。
三、样品系统1. 样品室：通常由金属、石英等透明材料制成，用于容纳样品和液氮制冷。
2. 样品支架：支架材料常见有钢、石英、钼等，用于固定样品并确保其与光路之间的距离。
3. 分析窗口：常用的分析窗口材料有钠氯晶体、锂氟化物晶体等，可用于传透样品红外光谱的光线进入检测系统中。
4. 旋转样品台：通过旋转样品台，将样品的不同表面展现在红外光学仪的光路中，以便对其红外吸收谱进行测量。
四、计算机及数据处理系统计算机及数据处理系统是傅里叶红外光谱仪的重要组成部分，承担着数据采集、谱图整理、谱峰分析和数据存储等任务。
具体表现为:1. 硬件：傅里叶红外光谱仪通常采用高效的数据采集卡、VIP方案、红外精密电动平移台等硬件设备，用于对检测系统中采集到的信号进行数字化和存储。
红外光谱仪组成结构
红外光谱仪组成结构
红外光谱仪是一种常见的红外分析仪器，广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。
它不仅用于物质的成分分析，还可以用于检测有机分子和无机物质的结构和功能特性。
红外光谱仪具有以下重要的组成结构：
1. 光源系统：红外光谱仪中的光源系统主要由红外灯和反射镜组成。
光源系统的主要功能是发射光线，使测试样品在被检测时得到足够的光束强度，以确保准确的测试结果。
2. 小孔、滤光片、样品室和检测器等光学组件：这些组件为红外光的传输提供了必要的条件。
样品室中通常装载了样品，光束通过样品时会发生反射、散射和吸收等作用，从而显示出样品的成分和结构。
3. 分光器和单色器：分光器是将红外光线分成不同的波长，以便更精确地分析。
而单色器则可以过滤掉那些不需要的光线，使得样品的反射或吸收谱线更加明显。
4. 数据处理系统：这些系统可以分析和存储样品的光谱数据，并将相应的光谱结果输出给用户。
数据处理系统还可以使用化学模型分析方法来快速地鉴别或比较不同的样品。
5. 控制和操作部件：这些部件通常包括外壳、屏幕、键盘、打印机、电源和维护工具等组件，它们可以帮助用户操纵和控制仪器，以获得更好的分析结果。
以上就是红外光谱仪主要的组成结构。
红外光谱仪不仅拥有高精度、高灵敏度和高分辨率的分析能力，而且还具有快速、无损和非破坏性等优点。
因此，它在化学、生物、材料科学等领域得到了广泛的应用。
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图6~12 用迈克尔干涉仪获得的多色光干涉图
二.仪器的主要部件
1.光源 a.能斯特灯：是由氧化锆，氧化钇和氧化 钍等稀土元素氧化物和混合物加压烧结 而成.工作温度 1750oC，使用波数范围为 400～5000cm-1 优点：(1)发光强度大 (2)稳定性较好 (3)使用寿命6～12个月，寿命短。 缺点：机械强度较差，价格昂贵，使用 时要预热。
特点：
a).具有高度特征性。
b).应用范围广，可分析有机化合物，
无机化合物及高聚物。
c).操作简便，分析速度快，不破坏样品。
不受样品状态影响。
d).灵敏度低，只能用于分析单一的纯
物质。
§6～2 红外光谱仪的结构及特点
一.仪器的结构简图及分析过程 1.色散型红外光光度计 （1）仪器的工作原理 仪器组成：光源，吸收池，单色器，检测 器以及记录显示装置。 仪器的工作原理：依据“光学零位平衡”
图6~7：色散型红外分光光度计工作原理
(2)仪器的主要部件 a.光源:常用的光源是能斯特灯和硅炭棒。 b吸收池 c单色器 d检测器 （a）真空热电偶：是目前红外分光光度 计中最常用的一种检测器 （b）高莱池：高莱池是一种灵敏度较高 的气胀式红外检测器。
图6~8：高莱池检测器示意图
（c）电阻测辐射热计：将很薄的黑化金 属片（热敏元件）作受光面，装在惠斯登 电桥的一个臂上，当光照射到受光面上时， 它吸收红外辐射温度升高，其电阻值发生 改变，使电桥失去平衡，便有信号输出。 根据电阻变化的测量即是对红外辐射强度 的测量。
图6~9：测热辐射计
图6~10：真空热电偶
2.傅立叶变换红外分光光度计
傅立叶变换红外分光光度计是利用干涉 的方法，并经过傅立叶变换而获得红外光谱 的仪器。 傅立叶变换红外光谱的特点 a. 扫描速度极快 b. 具有很高的分辨率 c. 灵敏度高 d. 其他优点：如光谱范围宽；测定精度高， 重复性可达0.1％；杂散光光光度计构成示意图
b.硅碳棒：由炭化硅烧结而成，为一实心 棒。中间为发光部分，工作范围1200～ 1400oC
图6~13
波段范围400～5000cm-1，机械强度好， 坚固，寿命长，发光面积大。工作前不 需要预热。
2.吸收池，石英，玻璃对红外光都有吸收。 所以吸收池窗口用一些盐类的单晶制作。 如NaCl，KBr和TlBr-TlI。要求在特定 的恒湿环境下工作，注意防止和减少吸 收池窗口侵蚀。被测试样力求干燥。 3.单色器 4.检测器：真空热电偶。 抽真空作用：提高分析灵敏度，减少热 传导。