红外光谱仪的结构及特点
傅里叶红外光谱仪的组成原理特点
傅里叶红外光谱仪的组成原理特点傅里叶红外光谱仪是一种常用的光谱分析仪器，可以用于研究和分析物质的分子结构与组成。
它的组成原理和特点如下所述。
组成原理：傅里叶红外光谱仪主要由光源、样品室、干涉仪、检测器、数据处理系统等几个关键部分组成。
1.光源：提供红外光源的主要有钨灯、氙灯、硅卤素灯等。
根据不同的波长范围和需要，选择合适的光源。
2.样品室：样品室是放置样品的区域，用于通过样品来获得红外光谱信号。
通常使用透明的试样室，允许光线通过透射或反射。
3.干涉仪：干涉仪是傅里叶红外光谱仪中的核心部件，用于将入射的光线分成参考光和样品光，并通过将干涉结果转换为光谱信号。
4.检测器：检测器是接收干涉信号的部件，常用的检测器有热释电探测器、半导体检测器、光电二级管等。
检测器将光谱信号转换为电信号传入数据处理系统。
5.数据处理系统：数据处理系统用于接收、处理和分析从检测器传入的电信号。
根据不同的需求，数据处理系统可以选择使用傅里叶变换算法对光谱信号进行处理，提取出样品的光谱信息。
特点：1. 宽波长范围：傅里叶红外光谱仪可以覆盖从近红外到远红外的大部分光谱范围，能够对不同材料的不同波长的红外光进行测量与分析。
2. 分辨率高：干涉仪的设计和优化使得傅里叶红外光谱仪具有很高的分辨率。
它可以进行高精度的波数测量，有助于分析物质中微小结构的变化。
3. 快速扫描速度：傅里叶红外光谱仪采用了快速扫描技术，可以在极短的时间内完成一个完整的光谱扫描，提高了实验效率。
4. 非接触无损测量：光谱信号的采集和分析过程是非接触式的，无需直接触摸样品，避免了对样品的破坏和污染。
5. 多功能应用：傅里叶红外光谱仪可以应用于多个领域，如化学、材料科学、生物医学、环境监测等。
它可以分析物质的成分、结构和性质，对于研究和开发新材料、药品、化妆品等有重要意义。
除了上述组成原理和特点之外，傅里叶红外光谱仪还有一些其他的特点值得关注。
例如，它可以实现实时监测和在线检测，对于迅速了解样品的变化非常有用；此外，它还具有高度的自动化程度，可以通过软件进行控制和数据处理，更加方便和快捷。
红外光谱仪的特点和应用
红外光谱仪的特点和应⽤红外光谱法的特点和应⽤⼀、红外光谱仪的特点1.红外光谱法的⼀般特点特征性强、测定快速、不破坏试样、试样⽤量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较⼤2.对样品的要求①试样纯度应⼤于98％，或者符合商业规格●这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进⾏对照●多组份试样应预先⽤分馏、萃取、重结晶或⾊谱法进⾏分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析②试样不应含⽔(结晶⽔或游离⽔)⽔有红外吸收，与羟基峰⼲扰，⽽且会侵蚀吸收池的盐窗。
所⽤试样应当经过⼲燥处理③试样浓度和厚度要适当使最强吸收透光度在5～20%之间3.定性分析和结构分析红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数⽬、位置、形状和强度都随化合物不同⽽各不相同。
因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有⼒⼯具①已知物的鉴定将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与⽂献上的标准谱图(例如《药品红外光谱图集》、Sadtler标准光谱、Sadtler 商业光谱等)相对照，即可定性使⽤⽂献上的谱图应当注意：试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所⽤仪器类型均应与标准谱图相同②未知物的鉴定未知物如果不是新化合物，标准光谱⼰有收载的，可有两种⽅法来查对标准光谱：A.利⽤标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图B.进⾏光谱解析，判断试样可能的结构。
然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实解析光谱之前的准备：●了解试样的来源以估计其可能的范围●测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证●根据元素分析及分⼦量的测定，求出分⼦式计算化合物的不饱和度Ω，⽤以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序⼀般为：A.从特征区的最强谱带⼊⼿，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团B.⽤指纹区的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，⽤⼀组相关峰来确认⼀个基团的存在C.对于简单化合物，确认⼏个基团之后，便可初步确定分⼦结构D.查对标准光谱核实③新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析⼿段互相配合，进⾏综合光谱解析，才能确定分⼦结构。
“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。
傅里叶红外光谱仪的组成原理特点
傅里叶红外光谱仪的组成原理特点
傅里叶红外光谱仪是一种分析化学试验仪器，主要由以下几个部分组成：
1. 光源：将电能转化为光能，使样品吸收到特定的可见光或红外光。
2. 红外光谱仪：用于将样品的红外光信号转化为电信号，同时对信号进行处理和放大。
3. 采样室：用于容纳样品，将光源和红外光谱仪引入样品内部。
4. 透射样品支架：用于支撑样品，并保证样品置于光路中心。
5. 算法：使用快速傅里叶变换算法将原始信号转化为频谱信号。
傅里叶红外光谱仪的特点：
1. 快速：傅里叶红外光谱仪是一种高速分析仪器，可以快速获得大量的数据，并进行计算分析。
2. 灵敏：傅里叶红外光谱仪可以检测极小的红外辐射，因此非常适合于检测结构中较小的变化。
3. 可重复性好：由于傅里叶红外光谱仪具有高精度和高灵敏度，因此可以重复性地精确得出相同样品的光谱信息。
4. 非破坏性：傅里叶红外光谱仪的检测过程是非破坏性的，不会影响样品的物理和化学性质。
5. 广泛应用：傅里叶红外光谱仪在医药、化工、食品、环保等领域都有广泛的应用。
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。
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特点： 特点： a).具有高度特征性。 a).具有高度特征性。 具有高度特征性 b).应用范围广，可分析有机化合物， b).应用范围广 可分析有机化合物， 应用范围广， 无机化合物及高聚物。 无机化合物及高聚物。 c).操作简便，分析速度快，不破坏样品。 c).操作简便 分析速度快，不破坏样品。 操作简便， 不受样品状态影响。 不受样品状态影响。 d).灵敏度低，只能用于分析单一的纯 d).灵敏度低 灵敏度低， 物质。 物质。
图6~9：测热辐射计 ~9：
图6~10：真空热电偶 ~10：
2.傅立叶变换红外分光光度计 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， 的方法，并经过傅立叶变换而获得红外光谱 的仪器。 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， 其他优点：如光谱范围宽；测定精度高， 重复性可达0.1％； ％；杂散光干扰小 重复性可达0.1％；杂散光干扰小…
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 (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。 a.光源 常用的光源是能斯特灯和硅炭棒。 光源: b吸收池 c单色器 d检测器 真空热电偶： （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 高莱池： （b）高莱池：高莱池是一种灵敏度较高 的气胀式红外检测器。 的气胀式红外检测器。
图6~8：高莱池检测器示意图 ~8：
（c）电阻测辐射热计：将很薄的黑化金 电阻测辐射热计： 属片（热敏元件）作受光面， 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， 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 它吸收红外辐射温度升高， 改变，使电桥失去平衡，便有信号输出。 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。 的测量。
2.吸收池，石英，玻璃对红外光都有吸收。 2.吸收池，石英，玻璃对红外光都有吸收。 吸收池 所以吸收池窗口用一些盐类的单晶制作。 所以吸收池窗口用一些盐类的单晶制作。 NaCl，KBr和TlBr-TlI。 如NaCl，KBr和TlBr-TlI。要求在特定 的恒湿环境下工作， 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。 收池窗口侵蚀。被测试样力求干燥。 3.单色器 3.单色器 4.检测器：真空热电偶。 4.检测器 真空热电偶。 检测器： 抽真空作用：提高分析灵敏度， 抽真空作用：提高分析灵敏度，减少热 传导。 传导。
b.硅碳棒：由炭化硅烧结而成，为一实心 b.硅碳棒：由炭化硅烧结而成， 硅碳棒 中间为发光部分，工作范围1200～ 棒。中间为发光部分，工作范围1200～ 1400oC
图6~13
波段范围400～ 波段范围400～5000cm-1，机械强度好， 机械强度好， 坚固，寿命长，发光面积大。 坚固，寿命长，发光面积大。工作前不 需要预热。 需要预热。
§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.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， 仪器组成：光源，吸收池，单色器，检测 器以及记录显示装置。 器以及记录显示装置。 仪器的工作原理：依据“光学零位平衡” 仪器的工作原理：依据“光学零位平衡”
工作原理
图6~11 傅立叶变换红外分光光度计构成示意图
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ຫໍສະໝຸດ 1.光源 1.光源 a.能斯特灯：是由氧化锆，氧化钇和氧化 a.能斯特灯 是由氧化锆， 能斯特灯： 钍等稀土元素氧化物和混合物加压烧结 而成. 而成.工作温度 1750oC，使用波数范围为 400～ 400～5000cm-1 优点：(1)发光强度大 优点：(1)发光强度大 (2)稳定性较好 (2)稳定性较好 (3)使用寿命6～12个月，寿命短。 (3)使用寿命 使用寿命6 12个月 寿命短。 个月， 缺点：机械强度较差，价格昂贵， 缺点：机械强度较差，价格昂贵，使用 时要预热。 时要预热。