单色仪的定标与滤光片光谱透射率的测定

【实验目的】

1．了解棱镜单色仪的构造、原理和使用方法；

2．以汞灯的主要谱线为基准，对单色仪在可见光区进行定标；

3．掌握用单色仪测定滤光片光谱透射率的方法。

【实验仪器】

反射式棱镜单色仪，汞灯，硅光电池，灵敏电流计，低倍显微镜，滤光片，会聚透镜，毛玻璃

【实验原理】

单色仪是一种分光仪器，它通过色散元件的分光

作用，把复色光分解成它的单色组成。根据采用色散

元件的不同，可分为棱镜单色仪和光栅单色仪两大类，

其应用的光谱区很广，从紫外、可见、近红外一直到

远红外。对不同的光谱区域，一般需换用不同的棱镜

或光栅。若采用石英棱镜作为色散棱镜，主要应用于

紫外光谱区，

并用光电倍增管作为探测器；棱镜材料用NaCl、LiF或

KBr等，则可用于广阔的红外光谱区，用真空热电偶等作

为光探测器。本实验为玻璃棱镜单色仪，仅适用于可见光

区，用人眼或光电池作为光探测器。

图1所示为反射式棱镜单色仪的结构示意图，其

外壳是圆形的，下方有驱动棱镜台转动的丝杆和读数鼓轮，

外侧装有缝宽可调的入射狭缝S

1和出射狭缝S

。其光学系

统由下列三部分组成：1．入射准直系统

由入射狭缝S

1和凹面镜M

组成，因S

固定在M

的

焦面上，它使S

1发出的入射光束经M

后成为平行光束。

2．瓦兹渥斯（Wadsworth）色散系统

由玻璃棱镜P和平面镜M联合组成一整体，安装在同图1

一转台上，可以绕通过O点垂直于图面的轴线（棱镜顶角的等分面和底面的交线）转动，该系统的特点是平行光束通过后，以最小偏向角出射的单色光仍平行于原入射光。即该系统为恒偏向色散装置。

3．出射聚光系统

由凹面镜M

2和出射缝S

组成，它将色散后沿不同方向传播的单色光经M

反

射后，会聚在M

2的焦面，即出射缝S

的平面上，因S

缝宽较小，从S

输出的是

波段很窄的光，通常称为单色光。

随着棱镜台绕O轴转动，以最小偏向角通过棱镜的光束的波长也跟着改变，当最小偏向角由小变大时，从S

输出的单色光的波长将依此由长变短。单色仪能输出不同波长的单色光，是依赖于棱镜台的转动而实现，棱镜台的位置是由鼓轮刻度标志的，而鼓轮刻度的每一数值都和一定波长的单色光输出相对应。因此，必须制作单色仪的鼓轮读数和对应光波波长的关系曲线——定标曲线（又称色散曲线），一旦鼓轮读数确定，便可从定标曲线上查知输出单色光的中心波长。

练习一单色仪的定标

单色仪出厂时，一般都附有定标曲线的数据或图表供查阅，但经过长期使用或重新装调后，数据会发生变化，需重新定标，以对原数据进行修正。

单色仪的定标是借助于波长已知的线光谱以获取对应的鼓轮读数。为了获得较多的点，必须有一组光源。通常采用汞灯、氢灯、钠灯、氖灯以及用铜、锌、铁做电极的弧光光源等。

本实验选用汞灯作为已知线光谱的光源，在可见光区域（400nm—760nm）进行定标。在可见光波段，汞灯主要谱线的相对强度和波长如图2及表1所示。

表1 汞灯主要谱线波长表

【实验内容】

1．观察入射狭缝和出射狭缝的结构，了解缝宽的调节、读数以及狭缝使用时的注意事项，选取适当的缝宽以获取足够的强度及较好的单色性。

2．在入射狭缝前放置汞灯，为了充分利用进入单色仪的光能，光源应放置

在入射准直系统（S

1和M

）的光轴上。使入射狭缝减小到50m

，再在光源与入

射缝之间加入聚光透镜，适当选择透镜的焦距和口径，使其相对口径与仪器的相对口径（1：7）匹配。这样，可获得最大亮度的出射谱线，同时又减少了仪器内部的杂散光。调节聚光透镜的位置，用一块毛玻璃置于出射狭缝处，使毛玻璃上

呈现的谱线最明亮。

3．将低倍显微镜置于出射

狭缝处，对出射狭缝S

进行调

焦，使显微镜视场中观察到的

汞谱线最清晰。为使谱线尽量

细锐并有足够的亮度，应使入

射缝S

尽可能小，保证汞灯的

两条黄色的亮谱线分开，出射狭缝可适当大些。根据可见光区汞灯主要谱线的波长、颜色、相对强度和谱线间距辨认谱线。并选表1中打“*”者为定标谱线。

图2

4．使显微镜的十字叉丝对准出射狭缝的中心位置，缓慢地转动鼓轮，直到各谱线中心依次对准显微镜的叉丝时，分别记下鼓轮读数（L ）与其所对应的波长（λ）。为了避免回程差，应采用从紫光到红光（或相反）的过程，重复测量几次，取其平均值。

5．以光谱线波长（λ）为横坐标，鼓轮读数（L ）为纵坐标画曲线，即能得到单色仪的定标曲线。

练习二用单色仪测定滤光片的光谱透射率

当波长为λ、光强为)(0λI 的单色光束垂直入射于透明物体上时，由于物体对不同波长的光的透射能力不同，透过物体后的光强)(λT I 也不同。通常定义物体的光谱透射率)(λT 为

)()

()(0λλλI I T T =

若以白炽灯为光源，出射的单色光由光电池接收，用灵敏电流计显示其读数，则出射的单色光所产生的光电流)(0λi 与入射光强)(0λI 、单色仪的光谱透射率

)(0λT 和光电池的光谱灵敏度)(λS 成正比，即

)()()()(000λλλλS T kI i =

式中k 为比例系数。若将一光谱透射率为)(λT 的透明物体（滤光片）插入被测光路，则相应的光电流可表示为

)

()()()()()()()(000λλλλλλλλS T T kI S T kI i T T ==

由以上两式可得

)()

()()()(00λλλλλi i I I T T T =

本实验要求用单色仪测定滤光片的光谱透射率)(λT ，作出)(λT -λ曲线，并求出光谱透射率的半宽度——透射率降到最大值一半时的波长范围。

【实验内容】

1．按图3所示安排好实验仪器，光源用白炽灯，它的发射光谱是连续光谱。选择适当的缝宽（S 2应尽量的小，

S 1可适度改变）。

2．转动鼓轮，使单色仪输出中心波长为690nm 。不加滤光片，记录电流计偏转格数)(0λi （调节S 1使其尽量大），加上滤光片时偏转为)(λT i 。求滤光片对该波长的透射率)(λT 。

3．继续转动鼓轮，使输出中心波长从690nm 向紫光区移动，每隔一定的波长间隔（约20nm ）测量一次，求出透射率)(λT 并记录波长λ。

4．作)(λT -λ曲线，求出光谱透射率的半宽度。

也可选用汞灯作为光源，分别测出435.84nm ，491.60nm(或496.03nm)，546.07nm ，576.96nm(或579.07nm)，623.44nm 五条谱线滤光片的透射率,重复以上过程。

图3

5．注意事项：

（1）狭缝是单色仪的精密元件，使用时要特别小心。旋转测微螺旋时，操作要慢些，减小狭缝宽度时，切勿使狭缝的二刀口相碰，即不允许螺旋读数小于零。

（2）入射缝S

1的光经棱镜折射后，在出射狭缝S

平面上形成S

的象是弯曲

的，定标时显微镜的叉丝应对准弯曲谱线的中部。

（3）因棱镜色散不均匀和探测器光谱灵敏度的限制，测定透明介质的光谱透射率时，当测量从长波段向短波段改变时，应适当增加缝宽（可增加S

的缝宽，为什么？），使电流计有较大的偏转。

（4）应选取低内阻的灵敏电流计（为什么？）。注意防止强光照射光电池。

（5）若选用汞灯作为光源，测量任一谱线

的透过率时，应使S

的宽度较小（0.1mm），对

不同谱线，其强度及探测器光谱灵敏度不同，

应改变S

的宽度，保证不加滤光片时检流计偏

转格数尽量大（如2/3满偏）。

【思考】

1．如发现单色仪定标曲线上相对于已知

波长λ的鼓轮刻度L 偏离了L ?，能否将原定

标曲线平移L ?后继续使用，为什么？

2．证明瓦兹渥斯色散装置（图4）的光束恒偏向特性，即φπδ2-=。

图4

红外反射光谱原理实验技术及应用

高级物理化学实验讲义实验项目名称：红外反射光谱原理、实验技术及应用编写人：苏文悦编写日期：2011-7-7 一、实验目的（宋体四号字） 1、了解并掌握FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱表面分析技术的原理、实验技术及应用 2、比较分析FTIR-ATR、FTIR-DRS和FTIR-RAS等红外光谱技术各自适用的样品、同一样品不同红外光谱的谱带位置及形状。二、实验原理衰减全反射（ATR）、漫反射（DRS）和反射吸收（RAS）都是傅里叶变换红外反射光谱，是FTIR常用的表面分析技术。图1 入射角（θ）及折射率（n1,n2）对光在界面上行为的影响 θc为临界角，sinθc=n2/n1 1全反射光谱原理、实验技术及应用全反射：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。很多材料如交联聚合物、纤维、纺织品和涂层等，用一般透射法测量其红外光谱往往很困难，但使用FTIR及ATR技术却可以很方便地测绘其红外光谱。（1）入射角与临界角在通常情况下，光透射样品时是从光疏介质的空气射向光密介质样品的，当垂直入射（入射角θ为0°）时，则全部透过界面；当θ≠0°时，如果两者的折射率相差不大，则光是以原方向透射的，但如折射率差别较大，则会产生折射现象。当n2与n1有足够的差值(0.5以上)，且入射光从光密介质(n1)射向光疏介

质(n 2 )，入射角θ 大于一定数值时，光线会产生全反射现象。这个“一定数值”的角度称为临界角，也即当折射角φ 等于90°时的入射角θ称为临界角θc ，如图1，其中临界角θc 和折射率n 1和n 2有如下关系： sin θ=n 2/n 1 显然，临界角的数值取决于样品折射率与全反射晶体的折射率之比，对同一种全反射晶体，不同材质的样品会有不同的临界角值，表1所列数值可看出这一关系。表1 在ATR 和MIR 方法中必须选用远大于临界角的入射角，即sin θ>n 2/n 1,以确保全反射的产生和所获光谱的质量，本实验运用单次衰减全反射ATR 附件，反射晶体是锗，入射角固定为45°，远大于临界角。（2）衰减全反射衰减全反射(Attenuated Total Reflectance)缩写为ATR 。当入射角大于临界角时，入射光在透入光疏介质(样品)一定深度后，会折回射入全反射晶体中。进入样品的光，在样品有吸收的频率范围内光线会被样品吸收而强度衰减，在样品无吸收的频率范围内光线被全部反射。因此对整个频率范围而言，由于样品的选择性吸收，使ATR 中的入射光能被部分衰减，除穿透深度dp 外，其衰减的程度与样品的吸收系数有关，还与多次内反射中的光接触样品的次数有关。这种衰减程度在全反射光谱上就是它的吸收强度。全反射光谱的强度及分布 ATR 光谱的强度取决于穿透深度dp 、反射次数和样品与棱镜的紧密贴合情况以及样品本身吸收的大小。内反射次数则是设计装置时的一个参数，入射角?越小，对同样尺寸的全反射晶体，全反射的次数就越多，谱峰越增强。在全反射过程中光线穿透入样品的深度dp 的表示公式如下：其中，dp ：是光透入样品的垂直深度，称穿透深度 λl ：是光在内反射晶体材料中的波长，与入射光波长λ成正比λ1=λ/n 1 ?：为入射角， n 21=n 2/n 1 ：是样品与全反射晶体的折射率之比 21221 21)(sin 2n dp -=θπλ

光谱分析系统定标操作指南解析

光谱分析系统定标操作指南 1.打开WY直流电源和光谱仪电源，预热15分钟，启动 PMS-50/80PLUS软件。 2.在PMS-50/80软件主界面“测试”菜单“系统设置”中的“通讯选项”对话框里设置相应通讯端口，选择任意一种“测试模式”。 3.把负载线连接在积分球上的“1”“2”接线柱和WY电源输出端之间（WY305电压电流调至最小位置即逆时针方向调节电压和电流旋钮发出响声） 4.安装标准灯，调节灯杆位置使灯泡处于挡光班的中心高度，以确保标准灯发出的光线不直射光度探测器和光纤。 5.关闭积分球，在“测试”菜单中或工具栏中选择“光通量定标”，点击“关灯校零”进行光度校零。 6.校零成功后，手动调节WY电源（也可以在软件中的WY系列功能中输入标准灯的标定电流和参考电压（输入的电压数值比标识的参考电压高1-2伏以把线路上的压降考虑进去），使其输出电流至标准灯标定电流值并处于稳流状态，等待5分钟以上待发光稳定，进行光通量定标，并“存盘推出”。 7.在“测试”菜单中或工具栏中点击“光谱定标”，进行色温定标，完毕后“存盘退出”。 8.在PMS-50/80软件主页界面“测试”菜单“系统设置”中的“通讯选项”对话框里选择另一种“测试模式”。 9.在“测试”菜单中或工具栏中点击“光谱定标”进行色温定标，

完毕后“存盘退出”。 10.把标准灯当做被测光源，在“测试”菜单中或工具栏中点击”电光源测试“开始测试，测试结束验证测试色温和光通量是否正确：（要求色温偏差在±15K以内，光通量偏差在±1%以内）符合进行11步，如不符合关灯后重新5-10步的操作。 11.把WY电源的输出调至最小，以熄灭标准灯，等标准灯冷却后，取下放入灯盒。 12.关闭WY电源，取下负载线接至机柜后的负载接线柱，至此完成定标，即可以正常的测试操作了。注：早期的PMS-50（即测试时间为2-3分钟的机型不需要8、9两步的操作）！

红外光谱测试条件

红外光谱分析采用Nicolet Impact 410 型红外光谱仪，样品的结构及骨架振动采用KBr 支撑片，在400-4000 cm-1范围内记录样品的骨架振动红外吸收峰。吡啶FT-IR 分析：首先将压成自支撑薄片的样品（～20 mg）装入原位红外样品池中，在200 ℃，10-4mmHg 高真空条件下处理0.5 h 以活化样品，降温至室温。将吡啶引入真空系统中。吸附0.5 h 后，抽真空至10-4mmHg 清除吸附后余气，再利用Nicolet-Impact 410 型红外光谱仪进行红外扫描，测定吡啶吸附态的红外光谱。采用美国Nicolet公司的Nexus 670型傅立叶变换红外光谱仪测试，测试分辨率为4cm-1，扫描次数为32次，测试范围为400-4000cm-1。红外光谱制样方法： 1、用玛瑙研钵将KBr固体研成极细的粉末，放入玻璃小盒内，放到100℃烘箱里保存，以防KBr粉末潮解； 2、称取0.2g KBr粉末和2-4mg样品（无机材料），放入研钵内研磨，将二者充分混合； 3、用药匙加适量样品至压片磨具中，用圆柱体铁棒旋转压实。套上空心圈及顶盖； 4、讲磨具放到压片机上，拧到上方转盘固定，拧紧下方螺旋钮； 5、摆动右侧长臂，至压力为8-9MPa，等待30s即可取出。注意事项： 1、KBr粉末不用时，最好放入烘箱中，否则易潮解； 2、若样品为有机物，则加入样品量1mg即可； 3、样品量过多会造成出现宽峰的情况，此时数据无效； 4、KBr粉末潮解后，压片以后容易粘在磨具上，无法取下导致压片失败； 5、压力过大可能导致压片破裂，视破裂程度也可能进行红外测定（中间未破损即可测量）。红外光谱测试方法：测试分辨率：4cm-1，扫描次数：64次，测试范围400-4000cm-1 点测量快捷键，改文件名和保存路径；改变设置：OPTIC→Aperture Setting→1.5mm（狭缝设置） OPTIC→preamp Gain→Ref（放大倍数） Check signal：1万以上（若低于1万有可能液氮量不够，补充液氮即可） Basic→Background Signal Channel（采背景，大概60s，此时不放置样品） Background→Save Background 装样品，点Sample Signal Channel 选中点，可变换颜色，点---校准峰保存：选中图（变换颜色按钮），File→Save as→名称→路径 Mode→Data point table（保存以后为DPH文件，大小为69k）

近红外光谱法快速测定异烟肼片

近红外光谱法快速测定异烟肼片目的研究近红外光谱法在异烟肼片快速测定中的应用。方法应用偏最小二乘法建立计算模型，通过方差分析法选择计算波长，主成分分析法选择验证集和训练集，交互验证法选择适当的计算因子数。结果应用所建立的偏最小二乘法模型，对9份异烟肼片测定异烟肼含量，与HPLC法相比，所测结果相对误差≤±0.8%，方法准确可靠。结论可将近红外光谱法应用于异烟肼的快速测定，在异烟肼生产中的过程控制和快速质量检测上有较大应用前景。标签：近红外光谱；偏最小二乘法；异烟肼；含量测定美国FDA共批准了10种治疗结核的药物，异烟肼就是4种最核心的一线治疗药物之一，异烟肼对结核杆菌有抑制和杀灭作用，其生物膜穿透性好，由于疗效佳、毒性小、价廉、口服方便，故被列为首选抗结核药；异烟肼也是第一个抗抑郁药物，但因为较强的肝脏毒性而退出市场；异烟肼对结核分枝杆菌有高度选择性，抗菌作用强，目前测定异烟肼含量的方法主要有间接分光光度法[1]、极谱法[2]、高效液相色谱法[1、3-4]、伏安法[5-6]、化学发光法[7-10]等，但这些方法操作复杂、费时较长且常需要大量试剂。近红外光谱技术（NIR）是近年迅速发展起来的绿色分析技术，利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐[11-12]，可广泛用于药品的理化分析。近红外光谱由于吸收强度弱，吸收峰重叠严重，因此必须将光谱进行数学方法处理后，才能对被测物质进行分析[13]。偏最小二乘法（PLS）能有效地降维，并消除自变量间可能存在的复共线关系，明显改善数据结果的可靠性和准确度。本文应用近红外光谱法对异烟肼片中异烟肼含量进行了定量分析。 1 仪器与试剂紫外可见近红外分光光度计（UV-3150，SHIMADZU Corporation，Japan），附件ISR-3100积分球，高效液相色谱仪（LC-2010，SHIMADZU Corporation，Japan），投入式恒温水槽（NTT-2200P，RIKAKIKAI公司，Japan），Nucleosil C18（4.6mm×150mm，10μm）色谱柱（江申分离科技公司，大连）。异烟肼片购于成都锦华药业有限公司，异烟肼对照品购于中国药品生物制品检定所，原料药购于浙江江北药业有限公司；淀粉、蔗糖、糊精、羧甲基纤维素等辅料购于成都市泰山薄膜包衣有限公司，均符合中国药典2005年版规定。甲醇为色谱纯，其余试剂均为国产分析纯。 2 实验方法 2.1 制备样品按照约0.5%的间隔，在异烟肼80%～100%的含量范围内，将异烟肼和相关

几种有机化合物的红外光谱测定

几种有机化合物的红外光测定一、实验目的 1、学习红外光谱的理论知识，了解红外光谱仪的工作原理及使用操作； 2、初步掌握固体样品和液体样品的红外光谱测定方法； 3、初步学习根据红外光谱图进行结构分析的方法。二、红外吸收的基本原理红外光谱分析是研究分子振动和转动信息的分子光谱。当化合物受到红外光照射时，化合物中某个化学键的振动或转动频率与红外光频率相当等，就会吸收光能，并引起分子永久偶极矩的变化, 产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁, 使相应频率的透射光强度减弱；分子中不同的化学键振动频率不同，会吸收不同频率的红外光，检测并记录透过光强度与波数（1/cm）或波长的关系曲线，就可得到红外光谱，根据谱带的位置、峰形及强度，对待测样品进行分析。红外光谱反映了分子化学键的特征吸收频率，可用于化合物的结构分析和定量测定。在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰(简称基频峰)基本上出现在同一频率区域内。但同一类型原子基团，在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生一定移动。因此，掌握各种原子基团基频蜂的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。红外光谱中吸收谱带的位置与分子中组成化学键的原子之间的振动频率有关。每个化合物有着彼此不相同的谱图，通过化合物的红外光谱可以测定化合物的结构。衰减全反射(ATR)装置是将红外光照射在有较高折射率的晶体上，光穿过晶体折射到样品表面一定深度后，反射回表面；当样品的折射率小于晶体的折射率，入射光的入射角大于临界角时，即可产生全反射现象，收集此时的反射光，可获得样品的衰减全反射光谱。此方法特别适合于材料分析，如塑料、橡胶、纸张等，也可用于液体和固体粉末样品的检测。三、仪器与试剂 1、仪器：TENSOR27 FT-IR红外光谱仪；透射（TR）装置，衰减全反射（ATR）装置等。 2、样品：聚乙烯（PE）薄膜, 聚苯乙烯薄膜，无水乙醇，苯甲酸。四、实验步骤（一）透射法（TR）测试 1．安装透射装置。 2. 打开OPUS软件，点击高级测量选项，检查测量参数，选择MIR_TR.XPM。 3.检查信号，保存峰位。 4.在高级测量中输入文件名（即样品名称）和文件存放路径。 5.再在基本测量里输入样品描述和形态。 6.用TR装置，盖上盖子，先测量背景单通道光谱（注意不同样品，应选择适宜的参照物为背景）。 7.再将样品（聚乙烯或聚苯乙烯）模具卡装在样品架上，盖上盖子，测定样品单通道光谱。 8.扫谱结束后，取出压片模具、试样架等，用无水乙醇擦拭干净，置于干燥器中保存。（二）衰减全反射法（A TR）测试 1．安装衰减全反射装置。 2. 打开OPUS软件，点击高级测量选项，检查测量参数，选择MIR_ATR.XPM。 3.检查信号，保存峰位。 4.在高级测量中输入文件名（即样品名称）和文件存放路径。 5.再在基本测量里输入样品描述和形态。

同济大学化学系-透射及表面反射红外光谱法测定有机物

实验三透射及表面反射红外光谱法测定有机物 093858 张亚辉一. 实验目的通过红外吸收光谱的测定，掌握Nicolet FT-IR 的使用方法。二. 实验原理 1．本实验用Nicolet FT-IR 测定有机物以及高分子的红外吸收光谱。 2．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。 3． 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 %T r a n s m i t t a n c e 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)对苯二酚的红外吸收谱图如上，可以看到在3500cm -1处有个大的吸收峰，这是羟基的吸收峰，3000 cm -1左右是C-H 的吸收峰，1500 cm -1是C=C 的吸收峰。

三. 实验仪器和试剂 2. Nicolet FT-IR 傅立叶红外光谱仪（美国热点公司）; 3. 压片机（美国热点公司）; 4. 多功能反射头（美国热点公司） 5. 对苯二酚 6. 聚苯乙烯薄膜； 7. 自备样品（塑料）; 8. KBr 固体四. 实验内容 9. 空气中CO 2的测定（1）实验步骤：不放样品的情况下测试空气中的红外吸收谱图，在不扣除背景的情况下在nm 下可以看到CO 2的红外吸收谱图，在分辨率为4cm -1和1cm -1两种情况下分别测试。（2）分析两种分辨率下的谱图的异同。观察CO2的红外吸收精细结构。 10.邻苯二酚的测定（1）压片：将少量邻苯二酚固体加入到KBr 粉末中，碾碎并拌匀，用压片机压成薄片。（2）测试：将压好的样品薄片放置在红外光谱仪中，测定样品的红外吸收光谱，需要扣除背景。图 1－6 CO 2分子的反对称伸缩振动(分辨率＝1和4 cm -1) 2260 2280 2300 2320 2340 2360 2380 Wav enumbers (cm -1) S i n g l e B e a m R 枝 P 枝

光栅光谱仪实验报告

光栅光谱仪的使用学号 2015212822 学生姓名张家梁专业名称应用物理学（通信基础科学）所在系（院）理学院 2017 年 3 月 14 日

光栅光谱仪的使用张家梁 1实验目的 1. 了解光栅光谱仪的工作原理。 2. 学会使用光栅光谱仪。 2实验原理 1.光栅光谱仪光栅光谱仪结构如图所示。光栅光谱仪的色散元件为闪耀光栅。入射狭缝和出射狭缝分别在两个球面镜的焦平面上，因此入射狭缝的光经过球面镜后成为平行光入射到光栅上，衍射光经后球面镜后聚焦在出射狭缝上。光栅可在步进电机控制下旋转，从而改变入射角度和终聚焦到出射狭缝处光线的波长。控制入射光源的波长范围，确保衍射光无级次重叠，可通过控制光栅的角度唯一确定出射光的波长。光谱仪的光探测器可以有光电管、光电倍增管、硅光电管、热释电器件和CCCD 等多种，经过光栅衍射后，到达出射狭缝的光强一般都比较弱，因此本仪器采用光电倍增管和CCD 来接收出射光。 2.光探测器光电倍增管是一种常用的灵敏度很高的光探测器，它由光阴极、电子光学输入系统、倍增系统及阳极组成，并且通过高压电源及一组串联的电阻分压器在阴极──打拿极(又称“倍增极”) ──阳极之间建立一个电位分布。光辐射照射到阴极时，由于光电效应，阴极发射电子，把微弱的光输入转换成光电子；这些光电子受到各电极间电场的加速和聚焦，光电子在电子光学输入系统的电场作用下到达第一倍增极，产生二次电子，由于二次发射系数大于1，电子数得到倍增。以后，电子再经倍增系统逐级倍增，阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号，在负载电阻上以电压信号的形式输出。

CCD 是电荷耦合器件的简称，是一种金属—氧化物—半导体结构的新型器件，在电路中常作为信号处理单元。对光敏感的CCD 常用作图象传感和光学测量。由于CCD 能同时探测一定波长范围内的所有谱线，因此在新型的光谱仪中得到广泛的应用。 3. 闪耀光栅在光栅衍射实验中，我们了解了垂直入射时（Φ=90°）光栅衍射的一般特性。当入射角Φ=90°时，衍射强度公式为光栅衍射强度仍然由单缝衍射因子和多缝衍射因子共同决定，只不过此时当衍射光与入射光在光栅平面法线同侧时，衍射角θ取＋号，异侧时取－号。单缝衍射中央主极大的条件是u=0，即sinΦ=-sinθ或Φ=θ。将此条件代入到多缝干涉因子中，恰好满足v ＝0，即0 级干涉大条件。这表明单缝衍射中央极大与多缝衍射0 级大位置是重合的（图9.1a），光栅衍射强度大的峰是个波长均不发生散射的0 级衍射峰，没有实用价值。而含有丰富信息的高级衍射峰的强度却非常低。为了提高信噪比，可以采用锯齿型的反射光栅（又称闪耀光栅）。闪耀光栅的锯齿相当

红外光谱的原理及应用

红外光谱的原理及应用 (一)红外吸收光谱的定义及产生分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱（二）基本原理 1产生红外吸收的条件 (1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。非对称分子：有偶极矩，红外活性。 (2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。 2分子的振动类型伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动 3几个术语基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰 4影响基团吸收频率的因素（1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应（2分子结构对基团吸收谱带的影响：诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。当同时存在诱导效应和共轭效应，若两者作用一致，则两个作用互相加强，不一致，取决于作用强的作用。（3）偶极场效应：互相靠近的基团之间通过空间起作用。（4）张力效应：环外双键的伸缩振动波数随环减小其波数越高。（5）氢键效应：氢键的形成使伸缩振动波数移向低波数，吸收强度增强（6）位阻效应：共轭因位阻效应受限，基团吸收接近正常值。（7）振动耦合，（8）互变异构的影响（三）红外吸收光谱法的解析红外光谱一般解析步骤 1. 检查光谱图是否符合要求; 2. 了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样品重结晶溶剂及纯度; 3. 排除可能的―假谱带‖; 4. 若可以根据其他分析数据写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U

近红外光谱分析及其应用简介

近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位近红外光谱分析是将近红外谱区（800-2500nm）的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数（用标准或认可的参比方法测得的），采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用，随着化学计量学与计算机技术的发展，80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视，该项技术逐渐成熟，90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列，作为一种独立的分析方法；2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法，这种分析方法已经成为ICC（International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会）、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC（American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会）等行业协会的标准；各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法；我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，上世纪70年代开始，进行了近红外光谱分析的基础与应用研究，到了90年代，石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术，但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光

红外光谱法测定样品方法

一、红外光谱法测定样品方法红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求： 1. 试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。 2. 试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 3. 试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。二、制样的方法 1. 气体样品气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。 2. 液体和溶液试样 (1)液体池法沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.01~1mm。 (2)液膜法沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。对于一些吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱图时，可用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。一些固体也可以溶液的形式进行测定。常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应等。 3. 固体试样 (1)压片法将1~2mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用(5~10)′107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。 (2)石蜡糊法将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定。

(3)薄膜法主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。当样品量特别少或样品面积特别小时，采用光束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱透镜的反射系统进行测量。仪器操作 1. 样品准备(固体样品) 取样品约0.5mg在红外灯下充分研磨，再加入干燥KBr粉末约50mg，继续研磨至混合均匀。 2. 模具准备将干燥器中保存的简易模具取出，确认模具洁净。若其表面不洁净，可用棉花沾少许无水乙醇轻轻擦拭(绝对不可用力，以免模具表面被划伤)，然后在红外灯下干燥。 3. 制片方法将试样与纯KBr混合粉末置于模具中，用(5~10)′107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。样品测试过程中的注意事项 1. 测试样品一定要干燥，干燥不充分的样品可以在红外灯下烘烤1小时左右。样品研磨要充分，否则会损伤模具。 2. 所有用具应保持干燥、清洁;使用前可以用脱脂棉蘸酒精小心擦拭。 3. 压片过程应在红外灯照射下进行。 4. 操作过程中应保持模具表面干燥、清洁;防止药品腐蚀模具(KBr对模具表面腐蚀很严重) 5. 易吸水和潮解的样品不宜用压片法。 6. KBr在粉末状态下极易吸水、潮解，应放在干燥器中保存，定期在干燥箱中110℃或在真空烘箱中恒温干燥2小时。

现代近红外光谱分析仪工作原理

现代近红外光谱分析仪工作原理现代近红外光谱分析仪工作原理 2011年02月08日 20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。现代近红外光谱分析技工作原理近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。由于倍频和合频跃迁几率低，而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收，所以消光系数弱，谱带重叠严重。因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。光谱数据处理是消除仪器因素（灯及测量方式等）环境因素（如温度等）和样品物态（如颜色、形态等）等对光谱的影响。常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正（MSC）和有限脉冲响应滤波（FIR）等也可以用小波变换来进行部分处理。数据关联技术主要是化学计量学方法。化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问题。通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。在近红外光谱的应用中我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质，因此，如何提取这些有用信息是近红外光谱分析的技术核心。现在的许多研究与应用表明，

红外光谱(1)

红外光谱：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。红外吸收光谱基本原理：产生红外吸收的条件：红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件：1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。2.必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。伸缩振动：以v表示，是沿着键的方向的振动，只改变键长，对键角没有影响，它的吸收频率相对在高波数区。弯曲振动或变形振动：以δ表示，为垂直于化学键方向的振动，只改变键角而不影响键长，它的吸收频率相对在低波数区。分子的红外活性：1.对称分子——没有偶极矩，辐射不能引起共振,无红外活性；例如：N2、O2、Cl2 均无红外吸收光谱。2.非对称分子——有偶极矩，具有红外活性。炔烃特点：1.键越强，力常数k越大，振动频率越高（波数值大）。2.成键原子质量越大，振动频率越低（波数值小）。弯曲振动（C-H:1340cm-1）要比伸缩振动（C-H:3000cm-1）的振动频率小。（C三N伸缩振动:2252cm-1）红外分析方法：1.液体样品：液膜法、溶液法；2.固体样品：压片法、调糊法、薄膜法；紫外吸收带的强度：A=-logI/I0=εcl(A:吸光度,ε摩尔消光系数, c: 溶液的摩尔浓度，l: 样品池长度.I0、I分别为入射光、透射光的强度) 紫外-可见光谱：分子吸收紫外-可见光区10-800 nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外可见光谱。（紫外光谱只适用于分析分子中具有不饱和结构的化合物）紫外-可见光谱的基本原理：分子轨道和电子跃迁类型：1.分子轨道可分为成键分子轨道、反键分子轨道和非键分子轨道。2.电子跃迁主要是价电子吸收一定能量的光能由成键轨道跃迁到反键轨道，分子从基态变为激发态。通常有机化合物的价电子包括成键的ζ电子、π电子和非键电子。这些电子可能发生的跃迁类型有ζ→ζ?、π→π?、n →ζ?和n →π?等跃迁。电子跃迁吸收电磁波的波长取决于发生跃迁的两个分子轨道间的能量差。生色基：产生紫外（或可见）吸收的不饱和基团（通常都含有π电子）。助色基（助色效应）：当具有非键电子的原子或基团连在双键或共轭体系上时，会形成非键电子与π电子的共轭(P-π共轭)，从而使电子的活动范围增大，吸收向长波方向位移，颜色加深，这种效应称为助色效应。能产生助色效应的原子或原子团称为助色基。（－OH、－Cl、-NH2、-NR2、-SR）红移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向长波方向移动的现象称为红移现象。蓝移现象：由于取代基或溶剂的影响使最大吸收峰向短波方向移动的现象。增色效应：使ε值增加的效应称为增色效应。减色效应：使ε值减少的效应称为减色效应。溶剂的影响：苯胺在中性溶液中，于280 nm处有吸收，加酸后发生蓝移，且吸收强度减弱。当溶液由中性变为酸性时，若谱带发生蓝移，应考虑到可能有氨基与苯环的共轭结构的存在。苯酚在中性溶液中于270 nm处有吸收，加碱后发生红移，吸收波长为287 nm。当溶液由中性变为碱性时，若谱带发生红移时，应考虑到可能有羟基与芳环的共轭结构存在。

近红外光谱

近红外光谱在果蔬品质无损检测中的应用研究进展摘要本论文介绍了近红外光谱无损检测机理，近红外光谱在果实品质的定量分析和定性分析的研究概况，并对近红外光谱对果实品质无损检测存在问题及前景做了简单的分析。关键词无损检测；近红外光谱；内部品质；果蔬 1 引言 1.1 果蔬无损检测研究概况果蔬品质主要是指果蔬形态、颜色、密度、硬度以及含糖量、水分、酸度、病变等。果蔬品质检测技术作为保障果蔬质量、提升产品市场竞争力的一种手段，可以分为有损检测和无损检测两种。有损检测一般需要借助传统的化学分析测定方法或是现代仪器分析方法( 如高效液相色谱分析、气相色谱分析、质谱分析等) ，测定过程比较烦琐、人力物力耗费大、检测成本非常高。无损检测又称为非破坏性检测，是利用果蔬的物理性质，如力学性质、热学性质、电学性质、光学性质和声学性质等，在获取样品信息的同时保证了样品的完整性，检测速度较传统的化学方法迅速，且能有效地判断出从外观无法获得的样品内部品质信息。目前，果蔬品质与安全的无损检测技术主要包括: 光谱分析技术、光谱成像技术、机器视觉技术、介电特性检测技术、声学特性及超声波检测技术、力学检测技术、核磁共振检测技术、生物传感器技术、电子鼻与电子舌技术等等。针对不同的检测对象和检测指标，这些无损检测技术各具优势。 1.2 近红外光谱无损检测研究概况近红外光谱分析( Near Infrared Spectroscopy，NIR) 技术是近十年来发展最为迅速的高新分析技术之一，以其快速、简便、高效等优势已被人们认识和接受，并且其应用范围也由谷物、饲料扩展到食品和果蔬等领域。水果是重要的农产品,消费者在选购水果时对于内部品质如口感、糖度和酸度等极为看重。而近红外光谱分析技术将其用于水果内部品质检测具有快速、非破坏性、无需前处

傅立叶变换红外光谱仪的基本原理及其应用

J I A N G X I N O R M A L U N I V E R S I T Y 2009届本科生毕业论文课题名称:傅立叶变换红外光谱仪的基本原理及其应用 Basic principles and application of Fourier transform infrared spectrometer 姓名高立峰学院理电学院专业物理学（师范）学号 06 完成时间声明

本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示谢意。本毕业设计（论文）成果是本人在江西师范大学读书期间在指导教师指导下取得的，成果归江西师范大学所有。特此声明。声明人（毕业设计（论文）作者）学号：06 声明人（毕业设计（论文）作者）签名：

摘要红外光谱仪是鉴别物质和分析物质结构的有效手段，其中傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）是七十年代发展起来的第三代红外光谱仪的典型代表。它是根据光的相干性原理设计的，是一种干涉型光谱仪，具有优良的特性，完善的功能，并且应用范围极其广泛，同样也有着广泛的发展前景。本文就傅立叶变换红外光谱仪的基本原理作扼要的介绍，总结了傅立叶变换红外光谱法的主要特点，综述了其在各个方面的应用，并对傅立叶变换红外光谱仪的发展方向提出了一些基本观点。关键词：傅立叶变换红外光谱仪；基本原理；应用；发展

红外吸收光谱的测定及结构分析

仪器分析实验 ——红外吸收光谱的测定及结构分析学号:2 班级:应用化工技术11-2 姓名:韩斐一、实验的目的与要求 1.掌握红外光谱法进行物质结构分析的基本原理,能够利用红外光谱鉴别官能团,并根据官能团确定未知组分的主要结构; 2.了解仪器的基本结构及工作原理; 3.了解红外光谱测定的样品制备方法; 4.学会傅立叶变换红外光谱仪的使用。二、原理红外吸收光谱法就是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系,来对物质进行分析的,红外光谱可以用吸收峰谱带的位置与峰的强度加以表征。测定未知物结构就是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度与形状,利用基团振动频率与分子结构的关系,来确定吸收带的归属,确认分子中所含的基团或键,并推断分子的结构,鉴定的步骤如下: (1)对样品做初步了解,如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果,及物理性质(分子量、沸点、熔点)。 (2)确定未知物不饱与度,以推测化合物可能的结构; (3)图谱解析 ①首先在官能团区(4000～1300cm－1)搜寻官能团的特征伸缩振动; ②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况,进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。三、仪器与试剂 1、Nicolet 510P FT-IR Spectrometer(美国Nicolet公司); 2、 FW-4型压片机(包括压模等)(天津市光学仪器厂);真空泵;玛瑙研钵;红外灯;镊子;可拆式液体池;盐片(NaCl, KBr, BaF2等)。 3、试剂:KBr粉末(光谱纯);无水乙醇(AR);滑石粉;丙酮;脱脂棉; 4、测试样品:对硝基苯甲酸;苯乙酮等。四、实验步骤 1.了解仪器的基本结构及工作原理

现代近红外光谱分析技术的原理及应用

现代近红外光谱分析技术的原理及应用 1 简介近红外光（near infrared,NIR）是介于可见光（VIS）和中红外光（MIR或IR）之间的电磁波美国材料检测协会（ASTM）将近红外光谱区定义为波长 780-2526nm的光谱区（波数为12820-3959cm-1）习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780-1100nm）和近红外长波（1100-2526nm）两个区域。从20世纪50年代起，近红外光谱技术就在农副产品分析中得到广泛应用，但是由于技术上的原因，在随后的20多年中进展不大。进入20世纪80 年代后，随着计算机技术的迅速发展，以及化学计量学方法在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得的良好效果，加之近红外光谱在测试技术上所独有的特点，人们对近红外光谱技术的价值有了进一步的了解从而进行了广泛的研究。数字化光谱仪器与化学计量学方法的结合标志着现代近红外光谱技术的形成。数字化近红外光谱技术在20 世纪90年代初开始商品化。近年来，近红外光谱的应用技术获得了巨大发展，在许多领域得到应用，对推进生产和科研领域的技术进步发挥了巨大作用。近红外光谱技术是90年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术，测量信号的数字化和分析过程的绿色化使该技术具有典型的时代特征。由于近红外光在常规光纤中有良好的传输特性，使近红外光谱技术在实时在线分析领域中得到很好的应用。在工业发达国家，这种先进的分析技术已被普遍接受，例如1978年美国和加拿大采用近红外法代替凯氏法，作为分析小麦蛋白质的标准方法。 20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。 1995年以来，国内许多科研院所和大专院校开始积极研究和开发适合国内需要的近红外光谱分析技术，并且做了大量技术知识的普及工作，为我国在这一技术领域的发展奠定了良好的基础，开创了崭新的局面。 2 工作原理近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近

红外光谱检测原理

红外光谱测试作为一种比较成熟的测试手段，对于材料的定性检测具有重要的作用，应用在许多领域。但是很多人对于红外光谱的检测原理并不是很清楚，下面，我们将进行一些基本原理的介绍。在了解红外光谱的检测原理之前我们先来看一下什么是光谱分析。光谱分析是一种根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成，结构或者相对含量的方法。按照分析原理，光谱技术主要分为吸收光谱，发射光谱和散射光谱三种；按照被测位置的形态来分类，光谱技术主要有原子光谱和分子光谱两种。红外光谱属于分子光谱，有红外发射和红外吸收光谱两种，常用的一般为红外吸收光谱。接下来是红外吸收光谱的基本原理。分子运动有平动，转动，振动和电子运动四种，其中后三种为量子运动。分子从较低的能级E1，吸收一个能量为hv的光子，可以跃迁到较高的能级E2,整个运动过程满足能量守恒定律E2-E1=hv。能级之间相差越小，分子所吸收的光的频率越低，波长越长。红外吸收光谱是由分子振动和转动跃迁所引起的, 组成化学键

或官能团的原子处于不断振动(或转动)的状态，其振动频率与红外光的振动频率相当。所以，用红外光照射分子时，分子中的化学键或官能团可发生振动吸收，不同的化学键或官能团吸收频率不同，在红外光谱上将处于不同位置，从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。分子的转动能级差比较小，所吸收的光频率低，波长很长，所以分子的纯转动能谱出现在远红外区（25~300 μm）。振动能级差比转动能级差要大很多，分子振动能级跃迁所吸收的光频率要高一些，分子的纯振动能谱一般出现在中红外区（2.5~25 μm）。（注：分子的电子能级跃迁所吸收的光在可见以及紫外区，属于紫外可见吸收光谱的范畴）值得注意的是，只有当振动时，分子的偶极矩发生变化时，该振动才具有红外活性（注：如果振动时，分子的极化率发生变化，则该振动具有拉曼活性）。

红外光谱图分析中量的规范化表示_高继红

山东省农业管理干部学院学报２０１１年第２８卷第１期 ?１６２?红外光谱图分析中量的规范化表示高　继　红（宁夏大学学术期刊中心，宁夏　银川　５０００２１）摘要：对红外光谱图分析中涉及到的量进行了概念分析，并结合实际材料，对该类谱图中关于光密度、透射比、波长、波数常见的不规范或错误表达进行分析，并给出了正确、规范的标注方式。以期引起作者和编辑的重视，减少刊物差错，提高科技期刊的质量。关键词：红外光谱；量和单位；符号；中图分类号：ＴＰ３００文献标识码：Ａ文章编号：１００８－７５４０（２０１１）０１－０１６２－０２将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，记录红外光的透射百分比与波长或波数关系的曲线，就得到红外光谱，由于每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。通常红外光谱中吸收带的波长位置反映了测定物质分子结构上的特点，可以用来鉴定测定物质的结构组成或分子中的化学基团。而吸收谱带的吸收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可以对测定物质进行定量分析和纯度鉴定。由于红外光谱技术可以对材料的研究提供各种信息，因此已逐渐扩展到多种学科和领域，如对高分子材料、材料表面、氧化机理、无机材料、有机金属化合物的分析研究等。一般红外光谱图是由分析仪器得到，图上标注的量符号和单位均是不正确或不规范的，需要使用者进行重新标注，而作者往往只是照搬插图，编辑人员由于没有专业知识，致使谱图分析中关于量符号和单位的使用出现很多不规范的地方。笔者通过解析红外光谱图中量的概念，结合参考资料，对标注不规范的图进行分析。１　红外（ＩＲ）光谱图中涉及到的量及其单位１．１光密度与透射比红外光谱图中（图１—２），纵坐标表示光吸收强度，一般用（光谱）光密度（ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）、吸光度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）或（光谱）透射比（ｓｐｅｃｔｒａｌｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ）表示。光谱（透射比）的符号为τ（λ），它表示入射光强度与入射光被样品吸收后透过的光强度的比值，单位为％，数值大小为０￣１，即： τ（λ）＝Ｉ／Ｉ０×１００％　，式中：Ｉ０为入射光强度，Ｉ为入射光被样品吸收后透过的光强度。（光谱）光密度的符号为Ｄ（λ），它表示入射光和透射光的比值的常用对数值，数值大小为０￣∞，即：Ｄ（λ）＝－ｌｇ［τ（λ）］＝　ｌｇ（　Ｉ０／Ｉ），所以，根据以上τ（λ）　与Ｄ（λ）的关系可知，当以Ｄ（λ）为纵坐标的量时，吸收峰方向向上，而以τ（λ）／％为纵坐标的量时，吸收峰方向向下。翻阅了专业杂志和高校学报，发现红外光谱图中常见的错误有：纵坐标中的量符号用ａ．ｕ．（ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｕｎｉｔ），ＯＤ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ），Ａ（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）的英文缩写或斜体形式表示。这是不正确的表示，应该均用光密度的符号Ｄ（λ）表示。同时，有的用透射比Ｔ（ｔｒａｎｓｉｍｉｔｔａｎｃｅ）表示，也是错误的，应用τ（λ）／％。图１　红外光谱的正确表示１．２波长与波数红外光谱图中的横坐标表示吸收谱带的位置，常用波长（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）或波数（ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）表示，波长的符号为λ，单位为μｍ，一般常用ｎｍ表示，波数的符号为σ，单位为ｃｍ－１，二者的关系为 λ＝１／σ，式中：二者换算关系为σ（ｃｍ－１）＝１０４／λ（μｍ）。常见错误是：吸收峰方向向下时，横坐标用了λ表示，而应用σ表示；而吸收峰方向向上时，用了σ表示，而应用λ表示。还有λ，σ的单位混淆，该用ｎｍ表示的用了ｃｍ－１。１．３特征振动频率作者简介：高继红，宁夏大学学术期刊中心。