傅里叶红外光谱仪工作原理及应用
傅里叶红外光谱原理和用途
傅里叶红外光谱原理和用途傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种非常常用的光谱学技术，其基本原理是通过测量分子的振动能量和频率来分析样品的结构和化学组成。
傅里叶变换技术是FTIR的核心，它使得信号的时域转换为频域，从而获得样品分子内部振动的频率和强度信息。
傅里叶变换是一种数学方法，用于将信号在时间域和频域之间进行转换，常用于光谱学中。
原始信号可以表示为一系列正弦波的叠加，根据傅里叶变换的原理，将它们转换为频谱分析的形式。
傅里叶变换允许将原始信号从时域中转换到频域中，并在频域中进行分析和处理。
在傅里叶红外光谱技术中，将光信号通过样品后，红外辐射震动会激发样品中的分子振动，样品中的化学键被激发而振动，频率和振动模式会因样品分子和它的化学组成而不同。
此时，FTIR仪器接收这些红外辐射信号，然后进行傅里叶变换，将信号从时域转换到频域。
FTIR所测量的光谱图中，红外光谱的吸收带宽度、位置和强度都反映了样品分子的振动频率和振动模式，从而推断出样品的化学组成和结构。
傅里叶红外光谱技术可以用于很多领域，包括化学、物理、生物、医学、化学工程、材料科学和地球科学等。
傅里叶红外光谱技术广泛使用的主要原因在于：1. 傅里叶红外光谱技术可以测量分子固有振动，分析物质的成分结构，因此能够被应用于许多领域的标准分析和 qc/qm 研究。
2. 微量化学分析中的优越性。
由于数百万个分子一起振动所产生的信号水平，采取傅里叶变换后，可以避免噪声干扰，获得高分辨率的信号，因此可以进行微量分析。
下面介绍傅里叶红外光谱技术的几种主要应用领域：1. 材料科学领域傅里叶红外光谱技术可以用来研究材料的粘结结构、物理结构和化学组成，包括塑料、橡胶、沥青、涂料、胶粘剂等。
傅里叶红外光谱技术广泛应用于材料的品质控制、工程应用、以及材料性质的研究和表征。
傅里叶红外光谱技术能够研究单个分子的结构，也能够分析化学反应中发生的化学键的变化。
傅里叶红外光谱仪工作原理、步骤、注意事项
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
图所示：
操作步骤： 一、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，室温为 21±5℃
出样品室内的样品。 3、 样品室窗门应轻开轻关，避免仪器振动受损 4、 当测试完有异味样品时，须用氮气进行吹扫。 5、离开实验室前，须注意关灯，关空调，最后拉开总闸刀。
左右，湿度≤65％才能开机。 二．开机 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。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。 三．制样 根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。 四．扫描和输出红外光谱图 测试红外光谱图时，先扫描空光路背景信号，再扫描样品文件信号，经傅立叶
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。 五．关机 1. 关机时，先关闭 OMNIC 软件，再关闭仪器电源，盖上仪器防尘罩。2. 在记
录本记录使用情况。
注意事项： 1、保持实验室电源、温度和湿度等环境条件，当电压稳定，室温为 21±5℃左
傅立叶红外光谱的作用
傅立叶红外光谱的作用傅立叶红外光谱（FTIR）原理及应用：一、原理•红外线和可见光一样都是电磁波，而红外线是波长介于可见光和微波之间的一段电磁波。
红外光又可依据波长范围分成近红外、中红外和远红外三个波区，其中中红外区(2.5~25um;4000~400 cm-1)能很好地反映分子内部所进行的各种物理过程以及分子结构方面的特征，对解决分子结构和化学组成中的各种问题最为有效，因而中红外区是红外光谱中应用最广的区域，一般所说的红外光谱大都是指这一范围。
•红外光谱属于吸收光谱，是化合物分子振动时吸收特定波长的红外光而产生的。
化学键振动吸收的红外光波长取决于化学键的动力学常数和两端连接原子的折合质量，即取决于分子的结构特征。
这是红外光谱法确定化合物结构的理论基础。
•傅里叶红外光谱（FT-IR）仪由光源、迈克尔逊干涉仪、样品池、检测器和计算机组成由光源发出的光经过干涉仪转变成干涉光，干涉光中包含了光源发出的所有波长光的信息。
当上述干涉光通过样品时某一些波长的光被样品吸收，成为含有样品信息的干涉光，由计算机采集得到样品干涉图，经过计算机快速傅里叶变换后得到吸光度或透光率随频率或波长变化的红外光谱图。
•FT-IR的特点:(1)扫描速度快，扫描时间内同时测定所有频率的信息。
(2)具有很高的分辨率。
(3)灵敏度高。
不用狭缝和单色器，更高的能量通过。
(4）高精度优点。
二、应用•红外光谱作为“分子的指纹”广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。
根据分子对红外光吸收后得到谱带频率的位置、强度、形状以及吸收谱带和温度、聚集状态等的关系便可以确定分子的空间构型，求出化学键的力常数、键长和键角。
从光谱分析的角度看主要是利用特征吸收谱带的频率推断分子中存在某一基团或键，由特征吸收谱带频率的变化推测临近的基团或键，进而确定分子的化学结构，当然也可由特征吸收谱带强度的改变对混合物及化合物进行定量分析。
傅立叶变换红外光谱仪目前比较集中的应用领域有以下几个方面：(1)在医药化工行业上的应用，(2)在高分子材料研究上的应用，(3)在石油化工行业上应用，(4)在矿物学领域的应用，(5)在材料生产领域上的应用，(6) 在生物医学研究方面的应用， (7) 在半导体材料领域上的应用， (8)有在刑侦鉴定上的应用，(9)在气体分析方面的应用，(10)在大气环境监测上的应用。
傅里叶红外光谱仪吸光度
傅里叶红外光谱仪吸光度傅里叶红外光谱仪是一种简单而又快速的红外光谱分析仪器，在工业领域及化学研究领域广泛应用。
它可用于分析大部分物质的分子结构和成分，包括有机物质、无机物质、聚合物、生物物质等等。
本文将详细介绍傅里叶红外光谱仪的工作原理、仪器结构和应用。
一、傅里叶红外光谱仪的工作原理在傅里叶光谱学中，物质的分子结构和振动状态会反映在它的吸收光谱上。
通过测量样品在红外光谱范围内的吸光度变化，即可确定物质的分子结构和成分。
傅里叶红外光谱仪利用了这个原理。
傅里叶红外光谱仪的光源是一束红外光，它会通过样品并被探测器接收。
光源的中心波长在范围内变化，因此使用的样品吸收越多的波长越长。
这样便可观察到不同波长下的吸收光谱，并从中推断出样品中不同基团的振动、转动和伸缩状态。
在傅里叶红外光谱仪中，被测样品会被转化成气态或液态状态，并放置在一个夹具中。
夹具主要作用是控制样品与光源之间的距离，并确保它们以正确的位置和角度相对设置。
接下来，样品会通过一系列透明材料，如钠氯晶体、铝金属薄膜、气体和固体反射镜等放置在样品室中。
这些反射镜和透明材料会导致样品所接收的红外光变换若干次方向和速度。
接收器会测量样品吸收的光线强度，根据不同的波长确定样品的吸收光谱。
傅里叶红外光谱仪的重要组件是干涉仪，它包括一个光源、一系列反射镜、一个分光镜和两个探测器。
具体来说，光源发出的光线会经过一个分束器，分成两个单色光束。
一个光束通过称为干涉仪的镜子系统，并在路径上保持不变，另一个光束会被反射两次，产生相位差。
随后，两束光线会再次合并在一起，形成一个干涉图，该图会在光谱仪中转换成吸收率信息并输出。
由于傅里叶变换可以将时间域信号转换为频率域信号，因此它可以用于将光谱信号中包含的振动、转动和伸缩信息转换为频率表示。
这种表示方法更具可读性，同时方便了科学家对所研究的物质的理解和比较。
傅里叶红外光谱仪的仪器结构相对简单。
它包括一个光源、一个样品室、一套反射镜和分光仪等组件。
红外傅里叶光谱仪原理
红外傅里叶光谱仪原理
红外傅里叶光谱仪是一种常用的光谱分析仪器，能够测量物质在红外波段的吸收光谱，从而获得样品的化学成分、分子结构和分子动力学信息。
以下是红外傅里叶光谱仪的工作原理：
光源
红外傅里叶光谱仪使用的光源是红外光源，如热辐射光源、光声光源等。
这些光源能够产生波长范围在数微米至数百微米的光辐射，适用于测量样品的红外吸收光谱。
干涉仪
干涉仪是红外傅里叶光谱仪的核心部件之一，其作用是将光源发出的光辐射分成两束相互干涉的光束。
干涉仪内部通常包含一对反射镜或光学晶体，通过调节反射镜或光学晶体的位置，可以改变两束光束的相位差，从而产生干涉图谱。
采集和调制
在干涉仪产生的干涉图谱中，样品的吸收信息被记录下来。
为了获取样品在各个波长下的吸收光谱，需要对干涉图谱进行采集和调制。
采集通常由光电探测器完成，将干涉图谱转换为电信号；调制则通过移动扫描器或改变光学系统的参数来实现，从而使光谱仪可以测量不同波长的光谱。
傅里叶变换
傅里叶变换是红外傅里叶光谱仪的核心算法之一。
它将
采集到的干涉图谱转换为样品在不同波长下的吸收光谱。
具体来说，傅里叶变换将干涉图谱的时域数据转换为频域数据，从而得到样品的吸收光谱。
数据处理和谱图显示
经过傅里叶变换后，样品的吸收光谱被计算出来。
这些数据需要进行进一步的数据处理，如基线校正、归一化处理等，以便于分析和比较不同样品之间的差异。
处理后的数据可以通过谱图显示软件进行可视化展示，以便研究人员观察和分析样品的红外吸收光谱特征。
傅里叶红外光谱仪的原理及应用
傅里叶红外光谱仪的原理及应用傅里叶红外光谱仪的原理及应用一、傅里叶红外光谱仪的基本原理：傅里叶红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer, FTIR）通过分析样品中不同波长的红外辐射和参比物中的红外辐射之间的差异，来确定样品中化学键的种类和结构以及分子的振动和转动状态。
具体来说，光谱仪通过将入射的白光通过一个Michelson干涉仪分解成不同频率的单色光，然后照射在样品上面，并测量反射或透射回来的光，在红外区域内记录样品所吸收的光谱，最后将获得的信号通过傅里叶变换转换成频谱图，得到样品中各种不同振动模式所对应的吸收峰，从而对样品进行检测和分析。
二、傅里叶红外光谱仪的优点：1. 快速分析：傅里叶红外光谱仪可以在短时间内得到样品的红外光谱，实现高效的化学分析。
2. 非破坏性分析：傅里叶红外光谱仪不需要对样品进行物理改变或破坏，避免了可能出现的误差。
3. 高精度分析：傅里叶红外光谱仪的精度高，可以检测样品中的微量化学组成。
4. 多样性分析：傅里叶红外光谱仪不仅可以检测有机化合物，还可以检测小分子无机物。
三、傅里叶红外光谱仪的应用：1. 医药行业：傅里叶红外光谱仪可以用于新药研制中的药物成分分析、质量控制和药物稳定性研究。
2. 化妆品行业：傅里叶红外光谱仪可以用于化妆品质量控制和成分分析，确保产品的稳定性和质量。
3. 食品行业：傅里叶红外光谱仪可以用于食品成分和质量分析，帮助食品企业保障产品质量和食品安全。
4. 环境监测：傅里叶红外光谱仪可以用于大气、水、土壤等环境中的有机和无机物检测，保障环境安全。
总之，傅里叶红外光谱仪作为一种高效、精准、非破坏性的化学分析手段，已经成为化学、医药、化妆品、食品、环境等领域的重要工具，并不断得到改进和创新，为各行业的发展进步带来越来越多的应用价值。
傅里叶红外光谱仪的工作原理检出限
傅里叶红外光谱仪的工作原理检出限
傅里叶红外光谱仪（FTIR）是一种重要的光谱分析仪器，广泛用于化学、材料科学、药物分析等领域。
其工作原理和检出限如下：
一、工作原理
1.傅里叶变换：
FTIR通过测量样品对红外光的吸收来获取信息。
它使用的是一种称为傅里叶变换的数学方法，通过这种方法，仪器可以同时收集到所有频率的红外光信号，提高了光谱获取的速度和灵敏度。
2.干涉仪：
在FTIR中，使用了一个名为迈克尔逊干涉仪的组件。
红外光从光源发出后，被分割成两束，这两束光在干涉仪中走不同的路径，然后再次合并。
这种路径差异导致了干涉，产生干涉图样。
3.信号检测和处理：
合并后的光被送到检测器，检测器记录下干涉图样。
这个干涉图样随后通过傅里叶变换转换成光谱数据。
这些数据展现了样品对不同波长红外光的吸收情况，从而得到样品的分子指纹。
二、检出限
FTIR的检出限取决于多种因素，包括仪器的灵敏度、样品的性质以及测试条件等。
一般而言，FTIR能够检测到微量级别的物质，检出限通常在微克到纳克的范围内。
但对于具体的样品和测试条件，检出限可能有所不同。
FTIR由于其高灵敏度、快速的测试速度和非破坏性的特点，在现代分析测试中非常受欢迎。
通过它，科学家可以快速而准确地获得关于各种材料的详细化学和结构信息。
傅里叶红外光谱仪的用途
傅里叶红外光谱仪的用途傅里叶红外光谱仪是一种常见的分析仪器，它可以用于化学、生物、医学等领域的研究和应用。
本文将介绍傅里叶红外光谱仪的原理、用途以及在不同领域的应用。
一、傅里叶红外光谱仪的原理傅里叶红外光谱仪是利用傅里叶变换原理实现的。
傅里叶变换是一种将时间域信号转换为频率域信号的数学方法。
在傅里叶红外光谱仪中，样品被辐射红外光，产生振动，振动的频率与分子的结构和化学键有关。
通过对样品振动的频率进行傅里叶变换，可以得到样品的红外光谱图。
二、傅里叶红外光谱仪的用途1. 化学领域傅里叶红外光谱仪在化学领域中有广泛的应用。
它可以用于确定样品的化学成分、结构和功能基团，以及分析化学反应的进程和产物。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以确定有机物的官能团、聚合物的结构和单元、无机物的晶体结构等。
2. 生物领域傅里叶红外光谱仪在生物领域中也有重要的应用。
它可以用于分析生物分子的结构和功能，如蛋白质、核酸、多糖等。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以确定蛋白质的二级结构、核酸的碱基组成、多糖的单糖组成等。
3. 医学领域傅里叶红外光谱仪在医学领域中也有应用。
它可以用于分析生物样品，如血液、尿液、组织等，以及诊断疾病。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以分析血液中的蛋白质组成，诊断肿瘤、糖尿病等疾病。
4. 环境领域傅里叶红外光谱仪在环境领域中也有应用。
它可以用于分析环境污染物，如水、土壤、大气中的有机物、无机物等。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以确定水中的有机物种类和含量，判断土壤中的污染程度，分析大气中的气体成分等。
三、傅里叶红外光谱仪在不同领域的应用1. 化学领域在化学领域中，傅里叶红外光谱仪可以用于分析有机物和无机物的结构和化学键。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以确定有机物的官能团、聚合物的结构和单元、无机物的晶体结构等。
2. 生物领域在生物领域中，傅里叶红外光谱仪可以用于分析生物分子的结构和功能。
例如，通过傅里叶红外光谱仪可以确定蛋白质的二级结构、核酸的碱基组成、多糖的单糖组成等。
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傅里叶红外光谱仪工作原理及应
用
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。
FTIR工作原理：
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。
FTIR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。
简单来说，红外光谱具有特征性强、分析快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较高、应用范围广（固态、液态或气态样品都能应用；无机、有机、高分子化合物均可检测）等特点，其与色谱（GC-IR）联用或TGA（TGA-IR）联用，定性功能强大。
FTIR能解决以下问题：
① 已知物的鉴定；
② 未知物的结构鉴定；
③ 特殊材料的定量分析；
④ 显微红外可针对产品表面残留物、表面析出粉末/液体、产品表面疑似发生氧化、腐蚀、外来物、外来成分引入等微量物质分析。
FTIR在材料检测领域的应用
1. 已知物的鉴定
将试样的红外光谱与标准的红外光谱进行比对对照。
依据光谱峰位、波数、峰形等特征一致性判定两者化合物的相似性及纯度。
经过谱图匹配显示，试样的红外谱图与标准的红外谱图在峰位、波数、峰形的特征三要素上均有较高的一致性，可判断两
者主要成分相同，并具有接近的纯度，同时OMINC软件给出两者谱图匹配值达到94.06%,谱图重合度高。
2. 高分子材料一致性判定
由于不同的物质基团的种类不同，基团排布的方式不同，这种差别在红外谱图上会体现出不同的谱峰。
因此表现出来的红外谱图指纹也会存在一定的差异，通过对其红外谱图的比较，可以得到样品所含化合物的差异或化合物结构上的差异，从而判定出不同样品的材料一致性问题。
通常，材料一致性还需要结合产品组分含量，产品理化性能等多维度综合分析才能得到较好的一致性分析结果。
应用领域：未加工成型的塑料原料（粒料）或加工成型的均质塑料部件（如外壳、支撑带电部件等）；印制线路板（PCB 板）。
材料一致性判定目的：1、从材质方面解决产品异常问题；
2、监控产品，确定材料是否同成份，同批次，同厂家；
3、能有效控制塑胶材料供应商采用过量的回收料或边角料；
4、逆向剖析产品，精确的定性未知材料，节约成本。
参考标准：GB/T 6040-2002红外光谱分析方法通则
对样品及参照物分别进行FTIR并采集谱图，再将两个谱图进行分析比对，从而判断这两种材料是否是同一物质，并根据谱图重合度判定材料是否具有相似组分。
（样品及参照物的红外谱图比对图）
3. 异物分析
显微红外光谱法是有机异物分析中最常用的分析方法。
可以根据异物红外光谱图官能团的吸收峰来确定异物的化学组成，简单的方法是通过仪器软件进行谱库检索，跟谱库中的标准红外
光谱图的进行对比来确定异物的化学组成，面对复杂的情况是将FTIR与其他检测设备联用，从而获得异物成分或异物相关信息。
应用领域：针对产品上的表面污染物、析出物等异常物质，如产品表面的颗粒物、油状物、雾状物、斑点等，FTIR主要针对有机异物进行分析。
异物分析的目的：对工业生产、存储、使用过程中出现的异物杂质或未知物进行成分分析，藉此寻找和追踪异物产生的原因和来源，进而有效防止异物产生，减少企业经济损失。
通常情况下使用FTIR对异物进行分析的试验如下：
① 采集异物于红外窗片上
② 采集异物的红外光谱
③ 分析异物的红外光谱，得到结果，推断异物来源
4. 固化率测试
固化率是表征胶体样品在经过物理固化或化学固化前后的固化程度的表征。
使用FTIR对固化率测试内容包括：可以观察样品在固化过程中官能团的断裂和重组；固化反应的机理；判断固化反应的程度；测试样品的固化率等。
应用领域：适用于环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基加成聚合硅橡胶等热固性树脂。
固化率测试目的：固化率（交联度）测试可以有效的观测交联固化样品的反应程度，把控材料性能。
红外光谱的基本应用就是以上这四点，还有一些其他的特殊应用在这里就不一一详细介绍了。