红外光谱信噪比
红外光谱测定注意事项及定性分析1

因素为化学键力常数 k 和原子质量。 k 大,化学键的振动波数高,如:
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1) 质量m大,化学键的振动波数低,如:
mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)
红外样品的制备
固体样品: 压片法 、糊状法 、溶液法 、 薄膜法
液体样品的制备:溶液法、成膜法 气体样品的制备:充入气体样品槽。
药品检验中最常见为固体样品压片法
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收
累
2240-2260
分子中有 N,H,C,峰
积 CN
(非共轭) 强且锐;
双
2220-2230
有) 则越弱。
双键伸缩振动区(1900~1200cm-1)
C=O 1900-1650
C=OC 1680-1620
大于18%
3025.61
2849.53
3000 CM-1
2800
2600
0139 0.013
0.012
0.011
0.010
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0050
3996.8
3600
3200
不同的样品采用不同的制样技术,同一样品 采用不同的制样技术,可能会得到不同的光 谱
傅立叶红外光谱分析仪使用方法

傅立叶红外光谱分析仪:型号VERTEX70 操作系统OPUS7.0先开仪器,再开电脑,关闭时,先关电脑,再关仪器需要干燥的有3个地方指示灯3个绿灯表示正常,红灯表示异常1、主要技术参数:信噪比:4500:1(峰峰值、一分钟测试)采样速率:80张谱1秒(16cm-1谱分辨率)测量谱区:2500~20cm-1步进扫描时间分辨率:5ns分辨率:0-4cm-1,可选0-15cm-1透光率精度:优于0-1%2、红外光谱法:是分子吸收光谱的一种,它利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析。
被测物质的分子在红外线照射下,只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱。
化合物分子中存在着许多原子团,各原子团被激发后,都会产生特征振动,其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。
据此可鉴定化合物中各种原子团和结构。
3、对试样的要求:(1)单一组份的纯物质,纯度应大于98%,与纯物质的标准光谱进行对照;(2)不应含有游离水;(3)试样的浓度和测试厚度应选择适当,以便光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%的范围内;固体样本:压片法、糊状法、薄膜法、熔融法液体样本:液膜法、溶液法,样品渗入压好的KBr薄片上测试4、仪器:研钵、kw-4型粉末压片机、压片模具、天平CPA225、傅里叶红外光谱分析仪VERTEX705、检测步骤(1)取出2种不同的花露烧样品,将每种分为2份,用滴管将其滴入试管中,用标签分别记为1、2、3、4;(2)制备KBr载体片;(3)调试仪器;(4)将样品滴入载体片上,使其充分融合;(5)将样品放入样品室准备检测,得到红外光谱图;6、图谱解析“先三后三”原则:先官能团区后指纹区先强峰后弱峰先否定后肯定。
「近红外光谱仪的性能指标」

「近红外光谱仪的性能指标」近红外光谱仪是一种用于分析样品中化学成分和结构的重要仪器。
它利用近红外区的电磁波与样品相互作用,通过分析吸收、散射或透射的光波,获得样品的光谱信息。
近红外光谱仪的性能指标对于其使用效果和应用范围起到至关重要的作用。
本文将对近红外光谱仪的几个主要性能指标进行分析。
第一个性能指标是光谱分辨率。
在光谱仪中,光通过光栅或其他色散元件分散后,被检测器接收。
光谱分辨率是光谱仪能够分辨出两条光谱线之间最小的波长差。
分辨率越高,就能够分辨出更细微的差异。
在近红外光谱分析中,许多化学物质的结构和组成变化可能非常微小,因此需要高分辨率的光谱仪才能够准确分析。
第二个性能指标是光谱范围。
光谱范围是光谱仪能够测量的光的波长范围。
多数近红外光谱仪的波长范围为800-2500纳米。
这个波长范围非常适合分析各种化学物质,在近红外区域,很多化学键的振动具有特异性,因此不同结构的化合物会在该区域显示不同的红外光谱特征。
光谱范围越宽,就能够测量到更多的光谱信息。
第三个性能指标是信噪比。
信噪比是测量仪器的信号强度和背景噪声水平之比。
在近红外光谱测量中,样品发出的信号往往非常微弱,需要通过放大和处理才能得到可靠的光谱信息。
因此,光谱仪需要有较高的信噪比,以保证测量结果的准确性和重复性。
信噪比越高,测量结果越可靠。
第四个性能指标是采样速度。
近红外光谱仪的采样速度是指仪器每秒钟能够进行的光谱测量次数。
采样速度的快慢决定了仪器在特定时间内可以测量多少个样品。
对于一些需要高通量分析的应用,如制药和农业领域中的质量控制,较高的采样速度是非常重要的。
最后一个性能指标是仪器的稳定性和重复性。
仪器的稳定性指的是仪器对温度和湿度变化等环境因素的敏感程度。
稳定性越高,仪器在不同的环境条件下测量结果的差异越小。
重复性是指在相同条件下,仪器对同一样品进行多次测量所得结果的一致性。
稳定性和重复性都对于仪器的可靠性和精确性至关重要。
总结起来,近红外光谱仪的性能指标对于其在化学分析中的应用起到重要作用。
红外光谱测试方法

红外光谱测试方法红外光谱测试的原理是基于物质分子的振动和转动引起的。
红外辐射被样品吸收的频率与样品分子的振动频率一致。
当红外辐射通过样品时,样品会吸收特定频率的辐射,从而产生吸收谱。
通过分析样品的吸收谱,可以确定样品中的化学键类型和功能团,从而了解样品的结构和组成。
红外光谱测试需要使用红外光谱仪。
常见的红外光谱仪包括红外线透射光谱仪和红外线反射光谱仪。
红外线透射光谱仪适用于透明样品,它将红外辐射从样品的一侧照射进去,然后从样品另一侧收集透射的光谱。
红外线反射光谱仪适用于不透明或不容易制备薄片的样品,它将红外辐射从样品的一侧照射进去,然后收集反射回来的光谱。
在进行红外光谱测试之前,需要对样品进行适当的处理。
首先,需要将样品制备成透明或反射薄片。
对于透明样品,可以使用折射率与样品相近的溶剂将样品溶解,并将溶液放在红外透射池中。
对于不透明样品,可以将样品在适当的基底上制备成薄片或者直接将样品放在红外反射池中。
通过样品制备技术,可以使红外辐射穿透或反射样品,从而获得可靠的光谱结果。
在进行红外光谱测试时,还需要考虑光谱的分辨率和信噪比。
光谱的分辨率是指能够分辨出两个密切的吸收峰之间的最小差异。
分辨率越高,可以揭示出样品中更多的化学组分。
信噪比是指光谱中吸收峰与噪声之间的比值,信噪比越高,可以提高光谱的准确性和可靠性。
为了获得高分辨率和高信噪比的光谱,可以对仪器进行优化,例如调整光源强度、减小光源的波动和控制仪器的噪声。
红外光谱测试的应用非常广泛。
在化学领域,可以用红外光谱测试来确定有机化合物的结构和功能团,并用于配位化学和反应动力学的研究。
在生物化学领域,可以用红外光谱测试来研究蛋白质的二级结构、脂肪酸的饱和度和氨基酸的含量。
在环境科学领域,可以用红外光谱测试来监测大气中的气体浓度、土壤中的有机质含量和水中的化学物质。
此外,红外光谱测试还广泛应用于药物分析、食品检测和环境监测等领域。
综上所述,红外光谱测试是一种有效的化学分析技术,可以用于分析物质的结构、组成和性质。
傅里叶红外光谱没有出现峰的原因

傅里叶红外光谱没有出现峰的原因1. 样品中的物质浓度过低在测量傅里叶红外光谱时,如果样品中的物质浓度过低,可能会导致出现峰的信号比较弱或者根本没有信号。
要想确保测量傅里叶红外光谱的精确性,需要尽可能地保证样品中所需成分的浓度。
2. 样品不均匀或不充分在测量傅里叶红外光谱时,如果样品不均匀或不充分,会导致光谱峰出现弱甚至完全不出现的情况。
测量傅里叶红外光谱前,需要确保样品充分制备并取样均匀。
3. 仪器操作问题在使用傅里叶红外光谱仪测量时,有时候仪器的操作不正确,也会导致出现没有峰的情况。
在调整仪器时,可能会出现光程偏差、分辨率调整不当、光源强度不足或光源老化等问题,这些问题都可能导致不存在光谱峰的情况。
4. 样品质量问题如果样品本身就存在质量问题,例如成分不纯或者与所选的溶剂不匹配等问题,也可能导致不存在光谱峰的情况。
选取正确的样品是确保测量结果准确性的重要前提。
5. 历史原因有时候出现没有峰的情况可能是由于历史原因,样品的存放时间过久或者已经受到氧化或化学反应等因素影响。
需要对样品质量进行充分考虑,尽量避免使用处理不当的样品。
测量傅里叶红外光谱中出现没有峰的情况可能是由多种因素导致的。
为了确保实验结果精确可靠,必须要对样品的质量、仪器的操作等方面进行有效的控制,避免出现影响实验结果的因素。
除了上述原因外,导致傅里叶红外光谱没有出现峰的原因还有:6. 溶液中出现气泡或悬浮物在样品制备过程中,如果样品中出现气泡或悬浮物,这些物质都会干扰傅里叶红外光谱的检测,导致光谱峰出现不明显或消失的情况。
此时需要通过超声波处理或者过滤等方法去除气泡或悬浮物。
7. 溶剂本身具有吸收峰如果样品中的溶剂本身具有频率和样品所含物质相近的吸收峰,则会导致样品傅里叶红外光谱的信号被掩盖或者干扰。
在选择溶剂时需要特别注意避免这种情况的发生。
8. 仪器条件设置问题在使用傅里叶变换红外光谱仪时,不同的仪器型号以及不同的测量条件设置会对光谱的质量影响较大。
傅里叶变换红外光谱仪检定规程

傅里叶变换红外光谱仪检定规程
傅里叶变换红外光谱仪(FTIR光谱仪)是一种用于检测物质的红外吸收谱的仪器,其工作原理基于傅里叶变换。
为了保证FTIR光谱仪的准确性和可靠性,需要进行定期的检定。
以下是一个可能的检定规程:
1. 检查光源:使用合适的光源校准工具,检查FTIR光谱仪的光源的输出强度和波长范围是否满足要求。
2. 校准单色器:使用合适的校准工具,校准FTIR光谱仪的单色器,确保其单色度和波长调节范围准确。
3. 校准干涉仪:使用干涉仪校准工具,校准FTIR光谱仪的干涉仪,包括反射镜、移动反射镜和固定反射镜等部件,以确保其反射和透射路径准确。
4. 检查样品室:检查样品室的温度和湿度控制系统,确保能够提供稳定的环境条件。
5. 校准波数刻度:使用合适的标准样品,校准FTIR光谱仪的波数刻度,确保其波数刻度准确。
6. 检查光谱分辨率:使用合适的标准样品,检查FTIR光谱仪的光谱分辨率,确保能够准确分辨不同的吸收峰。
7. 检查信噪比:使用合适的标准样品,检查FTIR光谱仪的信噪比,确保能够在低信号强度下获得可靠的光谱。
8. 检查灵敏度:使用合适的标准样品,检查FTIR光谱仪的灵敏度,确保能够检测到低浓度的样品。
9. 校准零点:使用合适的校准样品,校准FTIR光谱仪的零点,确保能够正确地测量样品的吸收。
10. 记录结果:在每次检定后,记录检定结果,包括检定日期、检定人员和检定参数等信息,以便于追溯和比较。
以上仅是一个可能的检定规程,具体的规程还需要根据实际情况和仪器的特点进行制定。
在进行检定时,应遵循相关的标准和规范,并确保检定人员具有相关的专业知识和经验。
红外光谱atr常用数据处理方法

红外光谱是一种非常重要的分析技术,它在化学、生物、材料等领域都有着广泛的应用。
在红外光谱分析中,ATR(全反射元件)是一种常用的光谱采集技术,它能够提供样品接触的方式,避免了传统透射光谱需要样品制备的繁琐步骤。
在ATR红外光谱数据处理中,常常需要进行数据处理和分析,以获得准确的结果。
下面将介绍一些常用的红外光谱ATR数据处理方法:1. 峰识别与积分在红外光谱ATR数据处理中,峰识别与积分是非常重要的一步。
通过对谱图中的吸收峰进行识别和积分,可以确定样品中存在的化学官能团以及它们的含量。
常用的峰识别与积分方法包括基线校正、峰的定位和积分面积的计算。
在进行这些步骤时,需要注意谱图的噪声和基线的影响,以确保得到准确的峰积分结果。
2. 数据拟合与曲线拟合对于复杂的红外光谱ATR数据,常常需要进行数据拟合与曲线拟合。
这些拟合方法可以帮助确定样品中的化学组分以及它们的浓度。
常用的数据拟合与曲线拟合方法包括最小二乘法、非线性拟合和多项式拟合等。
通过这些方法,可以得到与实验结果相符的化学组分和浓度信息。
3. 数据降噪与平滑在红外光谱ATR数据处理中,常常会受到信噪比的限制,造成谱图中存在大量的噪声。
为了获得清晰的吸收峰和谱线,在数据处理过程中需要进行数据降噪与平滑。
常用的数据降噪与平滑方法包括小波变换、均值滤波和高斯滤波等。
通过这些方法,可以有效地去除噪声,提高谱图的质量。
4. 数据归一化与标定为了比较不同样品之间的红外光谱ATR数据,常常需要进行数据归一化与标定。
通过对谱图进行归一化处理,可以消除由于样品差异造成的谱图强度不一致的影响。
通过标定处理,可以确保获得的谱图具有可比性,从而进行定性和定量分析。
总结来说,红外光谱ATR数据处理是红外光谱分析中非常重要的一步,它直接影响着分析结果的准确性和可靠性。
在进行数据处理时,需要综合运用峰识别与积分、数据拟合与曲线拟合、数据降噪与平滑、数据归一化与标定等方法,以获得准确的化学信息。
傅里叶变换红外光谱仪技术参数

傅里叶变换红外光谱仪技术参数一、实验室条件电源220/230V;温度:10~35度;湿度:25~90%;二、技术指标:1.*无动态错误的改进型Michelson干涉仪,机械转动式,双动镜;2.*红外光源:长寿命、专利的发热点稳定、高能量红外黑体空腔光源,按ASTM 0法测定,能量比E4000/Emax>70%3.*扫描范围:8300-350cm-14.光谱分辨率:优于0.5cm-15.波长精度:0.01cm-16.波长准确度:0.1cm-17.*信噪比:9300:1(5s测试,峰峰值)40000:1(1min测试,峰峰值)8.*大气扣背景功能:硬件层面自动实时扣除空气中H2O和CO2干扰背景9.*校正配置:内置甲烷气体。
利用可追溯的甲烷气体,确保仪器的精度和准度。
另配聚苯乙烯薄膜。
10.*防潮:三年免更换干燥剂(生产厂家出具证明书);11.数据处理功能:1-4阶倒数,平滑,差谱,归一化,A,%T,%R,KM,LOG(1/R),纵坐标模式,cm-1,nm以及微米,+,-,×,÷,基线校正,解卷积,KK,ATR校正,峰值表,峰高峰面积计算12.软件:提供操作和分析软件。
并配置对产品真伪的鉴定最为有用的光谱比较软件,可最大程度的降低人为因素对两张光谱的相似程度的比较结果的误判三、配置要求:1.FRIT主机,防潮红外光谱仪,内置机械转动式双动镜干涉仪。
1套。
2.红外光谱操作软件,分析软件,光谱比较算法。
1套。
3.ZnSe偏振片。
1套。
4.液体采样工具包。
1套。
(包括:液体池架1套,KBr窗片2对,ZnSe窗片1对,垫片组1组)5.金刚石ATR附件。
1套。
6.配备固体采样工具包。
包括:Nujol DD 057石蜡糊(100 mL)KBr Powder (100 g) KBr粉10-cm Micro Spatula药勺2-mL Luer Syringe进样针Magnetic Film Holder磁性薄膜夹具Agate Pestle and Mortar玛瑙研钵、研棒KBr压片夹具12 吨压片机13mm KBr压片模具7.配备配套用电脑和打印机各1套。
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翁老爷子的新书《傅里叶变换红外光谱分析》(第2版)中,有一段对红外仪器信噪比的无奈描述:“红外仪器的信噪比是衡量一台仪器性能好坏的一项非常重要的技术指标。
但是信噪比的测量方法目前没有统一的、公认的标准,因此,各个红外仪器公司所给定的仪器信噪比没有可比性。
每个红外仪器公司都有信噪比的测量方法,因此,信噪比指标的验收只能按照仪器公司的验收方法进行验收。
”看来这个“红外信噪比”真个是乱花渐欲迷人眼,让人雾里看花隔一层啊!但是zwyu我充分发挥超人的大打特打、死缠烂打、穷追猛打的精神,欲对“红外信噪比”进行一次非官方、全方位的刨根问底,追踪探秘。
各位好奇同学请跟进!正文信噪比(signal-to-noise ratio,简记为SNR ),顾名思义,就是信号值与噪声值的比,这一比值当然是越高越好。
可是,翻遍《GB/T21 186-2007 傅立叶变换红外光谱仪》,《GB/T 6040-2002 红外光谱分析方法通则》(见红外光谱相关标准与检定规程大合集)以及其他的一些行业性、地方性的检定规程(国家级的傅里叶变换红外光谱仪检定规程至今还未出台),甚至中国药典,愣是找不到关于信噪比的只言片语的定义。
信噪比指标对红外仪器性能的评判很重要,怎么会找不找呢?且慢,注意标准中屡屡提到的“基线噪声”(100%T线噪声)XXXX:1或1:XXXX,还往往标了P-P或RMS,这不就是我们熟悉的信噪比的表示方法吗?哈哈,总算找到你了。
艰难的看过标准上的描述(没办法,中国国标写的水平就是高!?),为了各位同学能够顺利读懂,我将它写为白话现代汉语版:红外信噪比,是通过基线(100%T线)噪声来表征。
也就是,在样品室中不放样品的情况下(空光路),测得一条假定理想的100%T透射光谱。
信号,当然就是100%T了,如果没有噪声,那么这条光谱将是一条严格的纵坐标为100%T的直线,但是,实际情况是噪声总是存在的,这就使得这条光谱的各个波数点上的值不见得一定是100%T,可能高一些(比如100.1%T),也可能低一些(比如9 9.9%T)。
P-P(峰-峰值)噪声的意思就是说刚才测得的那条光谱在某一段波数区间内(比如2200~2100cm-1)的最大值与最小值之差,比如说是100.1%T-99.9%T=0.2%T。
前面说了,信号是假定为100%T,那么,根据信噪比的定义,信号值/噪声值,比如100%T/0.2%T=500(注意此处单位相消,也就是说,信噪比用信号噪声比值表示的话,是一个无量纲的数)。
此时,我们可以说,这台红外光谱仪的信噪比是500:1。
换句话说,我们知道了P-P(峰-峰值)噪声,我们也就自然知道了P-P值信噪比;同理,我们知道了P-P值信噪比,比如500: 1,那么我们很自然的也能利用噪声=信号/信噪比,即100%T/500=0. 2%T,得到P-P噪声值的大小为0.2%T。
有人说,为了避免小概率事件的发生(此君是彩票迷,鉴定完毕!),噪声值应该用更具代表性和统计性的RMS(均方根值)噪声来表示。
那啥是RMS呢?我不得不祭出万恶的数学公式(霍金一部《时间简史》,只用了一个公式。
我这个小小的原创这么早就出公式了。
我不如霍金。
)设{Y1, Y2, Y3, …YN}为给定波数区间内N个连续波数点对应的纵坐标值(按照前述条件下,为一系列%T透过率值),则这些值的均值为:均方根(root mean square,简记为RMS)偏差为:如果不用公式,通俗地讲,均方根值就是一组数的平方的平均值的平方根;均方根偏差就是一组数与这组数均值之差的平方的平均值的平方根。
所以,你瞧,我早早放弃了只用文字叙述,还是看看万恶的公式吧。
显然,用上式求得的一条光谱在某波数(横坐标)区间内全部N个数据点纵坐标值的均方根偏差就作为了RMS噪声的度量。
一般对红外光谱来讲,P-P(峰-峰值)噪声会比RMS(均方根值)噪声大5倍左右,换句话说,RMS噪声的绝对数值更小,换算成信噪比时就更大,所以你发现用RMS值表示的信噪比往往看起来都很漂亮也就不奇怪了,因为它比P-P值表示的信噪比大了5倍(而且,显然参与运算的波数点越多,这一倍数还会增加)。
上面的“基线噪声”都是用了100%T基线,对应的是透射光谱的透过率表示形式;国际上越来越多的地方采用透射光谱的吸光度表示形式,此时的“基线”自然变成了0A基线。
该“零基线”上的噪声单位,显然也就变成了A(吸光度单位,有时写做AU)。
此时,计算P-P 噪声和RMS噪声的方法与前面完全一样。
但是,因为这些基线都是在样品室中不放样品的情况下(空光路)测得的,所以此时的信号应该是0A,如果直接计算信噪比的话,0/噪声=0,显然得不到明确的有意义数值。
所以有很多同学这个地方就会糊涂了,由吸光度表示的基线噪声值,怎么得到信噪比?在此,zwyu独家奉献推导过程(呵呵,反正市面上所有的资料里都没写,可能觉得太简单了吧。
):前面讲到,因为测量吸光度基线噪声时,假定的信号就是0A(相当于没有信号),导致所有的计算归零。
那么,绕开这一“归零窘境”的关键就是不用0A,而采用等效的100%T,因为前面用100%T基线噪声时计算信噪比已经证明是行得通的。
所以,要做的工作就是将0 A基线时的噪声等效为100%T基线时的噪声。
由吸光度与透射率之间的转换关系:设此时信号为1(即100%),考虑到将A坐标下的噪声A-0转换到% T坐标下的噪声1-T(为简化起见,将100%记为1,T则不再乘100),则根据信噪比SNR的定义,这里的A就是0A基线下给出的基线噪声值(如果你怕将它和吸光度单位A混淆,请自行将公式中的变量A换为任意字母代替)。
后面我会结合实例,验证我这一推导公式。
显然A值越小,得到的信噪比越大,也就是说基线噪声值越小越好,这也与我们的认知相一致。
同样,已知信噪比的情况下,我们也能够很容易的推出此时用AU表示的基线噪声值,如下式:好了,看到这儿,应该掌握的理论武器想必大家都基本掌握了。
那就让咱们来看看当前主流红外光谱仪器厂家的仪器和厂家给出的信噪比。
Thermo/Nicolet公司2008年推出的iS10PE公司2005年推出的Spectrum 100Agilent/Varian公司2008年推出的640-IRBruker公司2002年推出的TENSOR 37Shimadzu公司2007年推出的IRPrestige-21作为对比,我这里也给出国产红外光谱仪的相关资料(由于天津拓普的FTIR 920我实在找不到技术指标,而且销量很小,本文暂略去不谈)北京瑞利的WQF-510天津港东的FTIR-650看罢这粉墨登场的诸多款红外光谱仪和它们的参数,我不知道诸位同学晕了吗?反正,如本文开头所述,玩了一辈子红外光谱的翁老爷子晕了。
老爷子之所以会晕的原因,不是他老人家红外经验少,更不是看的不认真,而是——各个标准之间,各个红外厂商的宣传资料之间,对红外信噪比实际测量时的诸多具体参数设置,根本不一致(用翁老爷子的原话就是“测定的条件不相同”)。
或许,“因编者水平有限,难免会出现一些错误和疏漏”;或许,本来就是有人希望搞出这种不一致来以混淆视听;或许,家家有本难念的经。
总之,苦了各位同学了。
先抛开这些让人纠结的具体参数,只看最终的结果。
我们很容易发现,红外厂商之间最通用的信噪比表示方法一般有两种:5S(秒钟)P-P 值信噪比和1Min(分钟)P-P值信噪比,但也有只给出了5S P-P值信噪比(如Varian)或只给出了1Min P-P值信噪比(如Shimadzu)的例外。
为了统一起见,需要知道5S和1Min P-P值信噪比之间的换算关系。
在这里,提前谈一下扫描时间(在实际参数设置时,更直接的说,是扫描次数)这一参数对红外信噪比的影响。
因为测量红外光谱时,检测器噪声占了总噪声的主要部分,而检测器噪声又与信号水平不成正比,或者说是噪声是随机的且与信号电平无关。
那么,我们很容易想到通过多次测量求均值的办法来提高信噪比。
而从数学上可以证明,n次测量平均的结果是信噪比可以提高到1次测量的倍。
比如,4次叠加平均信噪比提高2倍,16次叠加平均信噪比提高4倍,32次叠加平均信噪比提高5.6倍,64次叠加平均信噪比提高8倍,128次叠加平均信噪比提高11.3倍。
我们一般在使用红外光谱仪(F TIR)进行测量时,常选的叠加平均次数是16或32,这也是因为此时能达到最经济的效能。
次数过少,信噪比提高的有限;次数过多,测量时间会很长,反而得不偿失。
而且注意这里说的是FTIR,对于光栅红外来讲,扫一次全谱甚至需要几到几十分钟的时间,现代的实验人员不会疯狂到叠加平均多次从而花掉一天的时间来得到一张光谱。
而对FTIR来说,扫一次全谱花掉的时间只有1S左右,完全可以多次扫描叠加平均来有效的提高信噪比。
那么,问题来了,1Min 扫描相比5S扫描,多扫了多少次呢?或者说,1Min扫描,红外光谱仪内部叠加扫描了多少次,5S扫描,又是叠加多少次呢?幸运的是,前述各厂家给出信噪比指标的时候,都使用的是分辨率为4cm-1时的数据,也就是说,此时扫描时间和扫描次数基本上成一个简单的正比关系。
5S:60S=1:12,可以简单的认为,1Min扫描的次数是5S扫描次数的12倍,套用前面给出的关系,也就是说,预期信噪比可以提高3.5倍。
让我们来看一下这两个信噪比数据都给出了的厂家提供的数据:Thermo/Nicolet公司的iS10:1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比= 35000:10000=3.5,完全符合我们的推论。
PE公司的Spectrum 100 :1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比=3 6000:10500=3.4,基本符合。
Bruker公司的TENSOR 37:1Min P-P值信噪比:5S P-P值信噪比=4 5000:8000=5.6,与我们的预期值偏差较大。
我们注意到这两个数据B ruker公司将它标为了“可达”,而不是“最少”(标为“最少”的,只有5 S P-P值信噪比=6000:1这一个数据)。
换句话说,1Min扫描信噪比能够比5S扫描提高5.6倍,这只是可能发生的最好情况,而不是一定保证的数据。
由于我们前面给出的“n次测量平均的结果是信噪比可以提高到1次测量的倍”这一结论已经是理想情况下的数值了,实际情况可能还达不到这一效果,那么,Bruker公司的提高5.6倍,远超理论上限值3.5倍的数据,又是怎么来的呢?这就又不得不提到一个扫描速度的问题。
前面说过,现代的FTIR扫一次全谱(40 00~400cm-1)花掉的时间只有1S左右,当然,它有“左”也有“右”了。
如果扫描一次正好需要1S时间,那么,5S内,光谱仪共扫了5次,1Min内,共扫了60次,这就是我们前面用到的数据。