色散型红外与傅里叶红外的异同点
傅里叶变换红外光谱仪的原理介绍
傅里叶变换红外光谱仪的原理介绍傅里叶变换红外光谱仪（FourierTransformInfraredSpectrometer，简写为FTIRSpectrometer）,简称为傅里叶红外光谱仪，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。
工作原理：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（2.5～25μm；4000～400cm-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为有效，因而中红外区是红外光谱中应用广的区域，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，是由于化合物分子振动时吸收特定波长的红外光而产生的，化学键振动所吸收的红外光的波长取决于化学键动常数和连接在两端的原子折合质量，也就是取决于的结构特征。
这就是红外光谱测定化合物结构的理论依据。
红外光谱作为“分子的指纹”广泛的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，求出化学建的力常数、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。
而鉴于红外光谱的应用广泛性,绘出红外光谱的红外光谱仪也成了科学家们的重点研究对象。
傅立叶变换红外（FT-IR）光谱仪是根据光的相干性原理设计的，因此是一种干涉型光谱仪，它主要由光源（硅碳棒，高压汞灯），干涉仪，检测器，计算机和记录系统组成；大多数傅立叶变换红外光谱仪使用了迈克尔逊（Michelson）干涉仪，因此实验测量的原始光谱图是光源的干涉图，然后通过计算机对干涉图进行快速傅立叶变换计算，从而得到以波长或波数为函数的光谱图；因此，谱图称为傅立叶变换红外光谱，仪器称为傅立叶变换红外光谱仪。
傅里叶变换红外光谱仪解析
傅里叶变换红外光谱仪解析仪器分析综述系别：生物科学与技术系班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251傅里叶变换红外光谱仪前言随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,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。
正文傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。
光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。
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。
光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。
自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上后变成两束光。
其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。
红外光谱在纤维素研究中的应用
红外光谱在纤维素研究中的应用摘要：本文介绍了红外光谱及其发展，以纤维素为例，阐述了红外在纤维素制备、接枝和复合材料中的应用。
关键词：红外，纤维素，应用一、前言1.红外光谱及其发展1.1 红外光谱红外光谱又称为分子振动转动光谱。
红外光谱分析仪是根据物质的吸收特性来进行工作的。
许多化合物的分子在红外波段都有吸收带，而且因物质的分子不同，吸收带所在的波长和吸收的强弱也不相同。
根据吸收带分布的情况和吸收的强弱，可以识别物质分子的类型，从而得出物质的组成及百分比。
根据不同的应用和要求，红外光谱分析仪有多种不同的形式，如红外气体分析仪、红外光谱仪等。
目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅里叶红外光谱仪。
[1]现代红外光谱议是以傅里叶变换为基础的仪器。
该类仪器不用棱镜或者光栅分光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅里叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。
傅里叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。
与传统的仪器相比，傅里叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点。
更重要的是傅里叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等。
这些新技术大大的拓宽了红外的应用领域，使得红外技术的发展产生了质的飞跃。
[2]红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息进行测定。
因此，它在化学领域中的应用，大体上可以分为两个方面：用于分子结构的基础研究和用于化学组成的分析。
前者，应用红外光谱可以测得分子的键长、键角，以此推断出分子的立体构型；根据所得的力常数可以知道化学键的强弱；由简正频率来计算热力学函数，等等。
但是，红外光谱最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。
用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量，加上此法具有快速、高灵敏度、检测试样用量少、能分析各种状态的试样等特点，因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。
傅里叶变换红外光谱缺点
傅里叶变换红外光谱缺点
一、滤光片型近红外光谱仪器：
滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统，即采用滤光片作为单色光器件。
滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式，其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。
仪器工作时，由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光，与样品作用后到达检测器。
该类型仪器缺点是：单色光的谱带较宽，波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理，得到的信息量少。
故只能作为较低档的专用仪器。
二、色散型近红外光谱仪器：
色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。
为获得较高分辨率，现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件，扫描型仪器通过光栅的转动，使单色光按照波长的高低依次通过样品，进入检测器检测。
根据样品的物态特性，可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。
该类型仪器的缺点：是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性;由于机械部件较多，仪器的抗震性能较差;图谱容易受到杂散光的干扰;扫描速度较慢，扩展性能差。
由于使用外部标准样品校正仪器，其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高，但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。
色散型红外光谱仪工作原理
3.3 红外光谱仪
目前有两类红外光谱仪：色散型和傅立叶变 换 型 （ FourierTransfer, FT）
一、色散型：与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和顺序不同。
调节 T%
或称基线调平器
置于吸收池之后可 避免杂散光的干扰
色散型红外光谱仪工作原理
两束光经过单色器时，斩光器周期地切割两束光，使试样 光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅， 最后进入检测器。
如乙醇：CH3CH2OH（νO=H=3640cm-1 ） (CH3CH2OH)2（νO=H=3515cm-1 ） (CH3CH2OH)n（νO=H=3350cm-1 ）
3）振动耦合（Coupling）
当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连
时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高
分子转动 跃迁类型
3. 红外光谱的作用
分子结构的基础研究：测定分子的键长、键角以推算出 分子的立体构型；据所得的力常数知道化学键的强弱；
用于化学组成的分析：最常用，据光谱中吸收峰的位置 和形状来推断未知物结构、据特征吸收峰的强度来测定 混合物中各组分的含量。
1）确定官能团 2）确定化合物的类别（芳香类） 3）推测分子结构（简单化合物） 4）定量分析
强。
如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对
称性低，其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、 中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。 说明： 1）吸收峰强度与分子偶极距变化的平方成正比。而偶极距变化主 要由化学键两端原子间的电负性差；振动形式；其它如共振、氢 键、共轭等因素决定； 2）强度比UV-Vis强度小2-3个数量级； 3）IR光度计能量低，需用宽狭缝，同一物质的随不同仪器而不 同，因此常用w, s, m等来表示吸收强度。
光栅色散型光谱仪和傅里叶变换的区别
光谱仪是一种用来分析物质成分和性质的仪器，可以将物质发出或吸收的光谱进行测量和分析。
而光栅色散型光谱仪和傅里叶变换光谱仪是两种常见的光谱仪类型，它们在原理和应用上有很多不同之处。
一、光栅色散型光谱仪光栅色散型光谱仪是一种利用光栅的波长分散作用来进行光谱分析的仪器。
光栅是一种具有规则刻痕的透镜，可以将入射的白光分散成不同波长的光束。
光栅色散型光谱仪的工作原理是通过调整光栅的角度来实现波长的分散，然后使用光电传感器来检测分散后的光束，并将其转换成电信号进行记录和分析。
1.工作原理：光栅色散型光谱仪的工作原理是基于光栅对不同波长光的色散作用。
入射光束通过光栅后，不同波长的光会根据其波长大小而产生不同角度的色散，然后被光电传感器所接收和转换为电信号。
2.特点：光栅色散型光谱仪具有波长分辨率高、光谱范围广、测量精度高等特点，适用于多种波长的光谱分析。
3.应用：光栅色散型光谱仪广泛应用于化学分析、材料研究、光谱学等领域，对物质的成分和结构进行详细的分析和表征。
二、傅里叶变换光谱仪傅里叶变换光谱仪是一种利用傅里叶变换原理进行光谱分析的仪器。
傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的数学方法，可以将复杂的光谱信号分解成不同频率的成分，从而得到物质的光谱特征。
1.工作原理：傅里叶变换光谱仪的工作原理是通过将入射光信号进行傅里叶变换，将其转换为频域信号进行分析。
在傅里叶变换光谱仪中，光信号被分解成不同频率的成分，然后通过光电传感器进行检测和记录。
2.特点：傅里叶变换光谱仪具有波长分辨率高、信噪比高、测量速度快等特点，适用于对光学信号的快速、精确分析。
3.应用：傅里叶变换光谱仪广泛应用于红外光谱、拉曼光谱、核磁共振光谱等领域，对物质的结构和性质进行深入的研究和分析。
三、光栅色散型光谱仪和傅里叶变换光谱仪的区别1.原理差异：光栅色散型光谱仪是利用光栅的波长分散作用进行光谱分析，而傅里叶变换光谱仪是利用傅里叶变换原理对光学信号进行频域分析。
色散型红外光谱仪工作原理
EV=（V+1/2）hv v为分子振动频率，V为振动量子数，其值取 0，1，2，…
分子中不同振动能级差为
△EV= △Vhv 也就是说，只有当△EV=Ea或者v a= △V·v时，才可能发生振转
跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此
2）多原子分子 多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复
杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。 简正振动
整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且 频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振 动的线性组合。 简正振动基本形式 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动。 变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。又称
分子转动 跃迁类型
3. 红外光谱的作用
分子结构的基础研究：测定分子的键长、键角以推算出 分子的立体构型；据所得的力常数知道化学键的强弱；
用于化学组成的分析：最常用，据光谱中吸收峰的位置 和形状来推断未知物结构、据特征吸收峰的强度来测定 混合物中各组分的含量。
1）确定官能团 2）确定化合物的类别（芳香类） 3）推测分子结构（简单化合物） 4）定量分析
IR与UV的区别
IR
UV
起源分子振动能级伴随转动能级跃迁 分子外层价电子能级跃迁
适用 所有红外吸收的化合物 特征性 特征性强
具n-π*跃迁有机化合物 具π-π*跃迁有机化合物
简单、特征性不强
用途
鉴定化合物类别 鉴定官能团 推测结构
定量 推测有机化合物共轭骨架
3.2 基本原理
1. 产生红外吸收的条件 分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：
傅里叶变换红外差谱功能
傅立叶变换红外差谱功能
傅立叶变换红外光谱（FT IR）是一种强大的技术，可以用于获取固体、液体或气体样品的吸收/发射光谱。
在分析过程中，傅立叶变换红外光谱仪可以同时收集宽波长范围内的高分辨率光谱。
与色散光谱仪相比，傅立叶变换红外光谱仪具有显著的优势，色散光谱仪一次只能测量相当窄波长范围内的峰值强度。
傅立叶变换红外差谱分析是一种通过比较两个不同时间点或不同条件下的红外光谱，来分析样品在时间和条件变化下的结构和组成变化的技术。
这种方法可以用于研究化学反应过程、材料老化、环境监测等多个领域。
傅立叶变换红外差谱的主要功能如下：
1. 非破坏性：傅立叶变换红外差谱分析是一种非破坏性的分析方法，不会对样品造成损伤，可以用于多种类型的样品分析。
2. 无需外部校准：傅立叶变换红外差谱仪在分析过程中无需进行外部校准，提高了分析的便捷性和准确性。
3. 速度更快：傅立叶变换红外差谱分析速度快，可以实时监测样品的变化，满足快速分析的需求。
4. 灵敏度更高：傅立叶变换红外差谱分析具有很高的灵敏度，可以检测到微小的样品变化。
5. 光通量更高：傅立叶变换红外差谱分析的光通量较高，有利于提高分析的准确性。
6. 操作更简单：傅立叶变换红外差谱分析操作简单，易于上手，降低了使用门槛。
傅立叶变换红外差谱分析具有多种功能，可以广泛应用于各个领域。
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色散型红外与傅里叶红外的异同点
色散型红外和傅里叶红外是两种常见的红外谱学技术，它们都能够在分析化学样品的分子结构、化学键类型、功能基团和反应物质等方面提供有用信息。
它们在分析原理、仪器配置、扫描范围和分辨率以及数据处理等方面存在一些不同之处。
本文将从理论和实践的角度对这两种技术的异同点进行讨论。
一、原理及基本分析原理的比较
色散型红外（dispersive infrared spectroscopy）在样品与光束相交处，光束中入射的不同频率的光子将被分散成不同方向并沿一条线传递到检测器上进行离散能量测量。
同一个分子的不同振动模式对应于不同的波长，因此测量到的信号将包含不同频率和强度的峰。
采用Fourier变换（FT）技术，则是利用恒定光程干涉库仑的原理进行分析的。
样品与光束相交后，进入平面反射式干涉仪，在样品与反射镜之间来回反射得到干涉光。
转动干涉仪的移动镜片，可以改变光学路径长度并得到不同的干涉数据。
Fourier变换处理干涉数据，将时间域干涉信号转换为频率域信号，进一步得到样品的光谱信息，该技术被称为傅里叶红外（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）。
比较两种技术的基本原理，可发现，傅里叶技术无需使用真空光学器件，较色散技术具有更高的透光率，还可以使用全反射ATR附件分析非透明物质，不同于拉曼光谱，不需要使用拉曼散射增强方法。
FTIR技术也比色散技术获得了更广泛的应用，如固相和气相样品的红外光谱处理，表面分析等。
色散技术在某些方面具有优势，主要是在分信号显示方面的优势较强。
检测器扫描的波长范围比较宽，分布比较均匀，实用性和操作性比较好，比较适合检测宽范围的光谱信号。
二、仪器配置、扫描范围和分辨率的比较
仪器配置：与色散红外设备相比，傅里叶变换红外设备非常简单，通常由光源、干涉仪和探测器组成。
而色散红外设备则通常包括样品室、光电倍增管和电子分析仪等几个部分。
扫描范围：色散红外的扫描范围比傅里叶变换红外要小，因为色散技术用的是点扫描法，只能对一点进行扫描和分析。
因而它的扫描范围受限，只能在较小的波数范围内寻找光谱峰值。
而傅里叶变换红外则采用了全波数扫描法，可以扫描较广波数范围的光谱。
分辨率：色散型和傅里叶变换红外技术都可以获得高分辨率的光谱，但傅里叶变换红外技术可以获得更高分辨率。
在分辨率方面，色散光谱仪的分辨率一般在0.5-1.0cm^-1之间，而傅里叶变换光谱仪较高，一般为0.1-0.01 cm^-1之间。
由于高分辨率需要更大的仪器精度和时间，因此在实际应用中需根据需求作出相应折衷。
三、数据预处理和谱图解析的比较
基于色散和傅里叶变换技术所得到的红外光谱数据都需要进行预处理和解析。
前者主
要指信噪比增强、波数校准、基线扣除等处理方式，后者则是大量的定量和定性分析工作，包括峰识别、传统曲线计算、主成分分析等。
对于红外谱处理的数据预处理，傅里叶变换
技术比色散技术更加方便和容易。
因为傅里叶变换仪器可以对多组数据进行操作和组合，
可以对数据进行无缝分析和处理。
同时由于傅里叶变换红外可以获得更高的分辨率，因而
其对于样品结构细节的识别更容易，也使得其谱图解析更加准确和灵敏。
四、应用领域的
比较
色散型和傅里叶红外技术能够对不同类型的样品进行分析，在不同领域都有很广泛的
应用。
领域比较如下：
（1）化学领域：两种技术在化学领域中均有广泛应用。
可以使用过红外分光光度计和傅里叶红外分光光度计来检测和确定有机、无机和生物样品中的化学物质，如高聚物、粉末、涂料、油漆和聚合物等，并用于质量控制、污染监测和病原体检测等方面。
（2）化工领域：化工领域中傅里叶变换光谱仪被广泛用于生产过程控制和产品质量监测。
色散型红外技术也可作为质量检测的手段之一，检测材料中的氧含量，评估聚合物中
的非结晶区域以及粉末材料的鉴定等。
（3）材料科学领域：利用红外波谱可快速地、可逆地、实时地、非破坏性地进行材料表征。
多样的光谱图像可以显示出材料中晶体的形态和基元结构，并提供了确定材料成分
和表征其自然状态的丰富信息。
这些信息有助于区分不同的材料性质和构造，如优质纤维
材料、高分子材料和新型材料等。
（4）生命科学领域：生命科学研究人员可以通过使用傅里叶变换光谱仪来探究生物分子，如蛋白质、核酸和碳水化合物等。
这些分子的特定振动模式可以通过傅里叶变换光谱
仪的高分辨率来检测并确定。
非透明样品可以通过采用全反射ATR附件实现分析，这使得
傅里叶变换光谱仪在生命科学领域中的应用更加广泛。
（5）环境监测领域：傅里叶变换光谱仪和色散型红外技术都应用于环境监测领域，例如空气、水、土壤和生物组织的检测等。
通过对有毒物质的特征谱的检测，可以准确分析
环境样品中的污染物及其浓度。
ATR附件特别适合于分析固体和半固态样品。
五、结论
色散型红外和傅里叶红外是两种常见的红外谱学技术，在分析化学样品的结构、化学
键类型、功能基团和反应物质等方面都可以提供有用信息。
虽然在分析原理、仪器配置、
扫描范围和分辨率以及数据处理等方面存在一些不同之处，它们在应用领域的重要性和作
用都彰显出了巨大的价值。
在实际应用中，可以根据样品的性质和分析需求，选择适合的
技术进行分析。
基于红外光谱的理论研究也将有望提供更好的工具和方案，服务于不断增
长的化学、生物和环境领域的需求。