一、设备名称：傅立叶变换红外-拉曼光谱联用系统 数量： 1套
傅立叶红外光谱的基本原理
傅立叶红外光谱的基本原理傅立叶红外光谱是一种常用的分析技术，可用于物质的结构、成分、功能等方面研究。
本文将介绍傅立叶红外光谱的基本原理。
傅立叶变换原理：在物理学中，傅立叶变换是一个重要的数学工具，可将一个信号分解为其频率组成的成分。
傅立叶变换有一个重要的定理：一个连续的函数f(x)可以分解为一个无限序列的正弦和余弦波，它们的频率相等但幅度和相位不同。
这个定理被称为傅立叶累积定理。
光谱：光谱是许多不同波长的光以一定顺序排列的结果，通常用于分析物质的结构和成分。
光谱可以分为许多类型，如紫外-可见光谱、震荡光谱、拉曼光谱和红外光谱。
傅立叶红外光谱：红外光谱是一种光谱，在红外区域（4000-400 cm-1）内测量光的吸收或反射，被用于识别有机和无机材料、确定它们的化学结构和组成。
傅立叶红外光谱（Fourier Transform Infrared, FTIR）是一种常见的红外光谱技术，它使用傅立叶变换技术将原始的时域信号转换为频域信号。
1. 仪器部件FTIR光谱仪主要由光源、样品室、光学获取系统、干涉仪和探测器组成。
光源通常使用红外辐射源，样品室是用于放置样品的密闭舱室。
光学获取系统通常使用凸透镜或反射镜收集被样品吸收、散射、反射后的光束，转换成光学信号并送入干涉仪。
干涉仪主要包括一组分束器和一组反射镜，用于将样品光与基准光一起通过一个干涉仪的方式来获取光学信号。
探测器则用于检测干涉仪的光学信号并转换成电学信号。
2. 工作流程对于所需分析的样品，在样品室中放置一小量。
光源发出红外辐射，通过样品室中的样品，样品吸收部分红外辐射并反射部分红外辐射。
通过光学获取系统收集反射的、吸收的、散射的光，并将其送入干涉仪。
干涉仪通过干涉的方式获取光学信号，并将其转换成电学信号。
探测器接收电学信号并记录在光谱图中。
3. 数据处理数据处理之前需要进行配准，即干涉仪产生的干涉图像作为参考点。
然后需要经过傅立叶变换将时域信号转换成频域信号，并进行谱峰分析，即对谱图中各个峰进行处理分析。
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用：拉曼光谱的原理及应用拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。
这些技术是：CCD 检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。
这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。
（一）含义光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。
在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。
由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。
因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。
目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征（二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征：a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。
这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
（三）拉曼光谱技术的优越性提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。
此外1 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
拉曼光谱――羟基鉴定法
拉曼光谱――羟基鉴定法00光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射.弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分,统称为拉曼效应。
拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术,其信号来源与分子的振动和转动。
其谱线数目、位移值和谱带强度等直接反映了分子的构成及构象信息。
拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。
拉曼光谱技术的优越性拉曼光谱技术是一种分析技术,由于它能够获得物质的分子信息而被应用于文物的分析中,特别是拉曼光谱作为无损的分析方法,最适合应用于文物的原位分析。
a.定性分析:不同的物质具有不同的特征光谱，因此可以通过光谱进行定性分析。
b.结构分析:对光谱谱带的分析,又是进行物质结构分析的基础。
c.定量分析:根据物质对光谱的吸光度的特点,可以对物质的量有很好的分析能力。
d.提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量e.因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。
这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。
而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。
什么是羟基:羟基是由氢和氧两种原子组成的一价离子团(-OH)，即氢氧根。
中国化学家借用汉字羟表示(-OH)。
"羟"字中左边的羊表示氧，右边的表示氢，读音取氢(qing)之qi，取氧(yang)之韵母ang，合起来念-"抢"。
羟基在高温下不稳定，在常温、常压地表环境下是稳定的，其在陶瓷釉面中的含量与陶瓷烧造出窑时间成正比关系。
羟基是鉴定古陶瓷真伪的定性、定量物质。
羟基鉴定方法原理:(一)陶瓷在烧造过程中会发生一系列的物理和化学变化。
在线分析仪器及分析系统设计与应用技术1ppt课件
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⑽响应时间
响应时间表征仪器测量速度的快慢，定义为从被测 量发生阶跃性变化的瞬时起，到仪器的示值达到两 个稳态值之差的90%处所经过的时间，称为90% 响应时间，用T90表示 。
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1.3 在线气体分析仪器的近期发展
在线分析仪器近期研究和发展趋势主要体现在分析 检测器，分析流路和仪器智能化三个方面。
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⑷检测限
检测限是指能产生一个确证在样品中存在被测 物质的分析信号所需要的该物质的最小含量或 最小浓度，是表征和评价分析仪器检测能力的 一个基本指标。新国标称为最小可检测变化。
⑸分辨力
分辨力是指仪器区别相邻近信号的能力。不同 分析仪器所指的相邻近信号有所不同，如光谱 仪是指最临近的波长，色谱仪是指最邻近的两 个峰，质谱仪是指最邻近的两个质量数。
线性范围是指校准曲线所跨越的最大线性区间。用 来表示对被测组分的含量或浓度的适用性。
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⑻重复性
重复性又称重复性误差是指用相同的方法、相同 的试样、在相同的条件下测得的一系列结果之之 间的差异。重复性误差用实验室标准偏差表示 。
⑼稳定性
稳定性是指在规定的工作条件下输入保持不变， 在规定的时间内仪器示值保持不变的能力。可用 噪声和漂移两个参数表示。
组合技术的应用 这是多传感器信息融合技术在过 程分析上的应用
并行检测技术对同一样品进行多同样传感器的分析， 由智能处理系统对多结果进行信息数据融合，甄别 和选择最可靠的分析结果。
微型化小型化过程分析仪及分析流路系统重构。 取样处理技术及原位分析技术的应用发展
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1.3.3 在线分析仪器的智能化
拉曼(Raman)光谱2000
对任何分子可粗略地用下面的原则来判断其拉曼或红外活性： 对任何分子可粗略地用下面的原则来判断其拉曼或红外活性： 相互排斥规则：凡具有对称中心的分子，若其分子振动对 相互排斥规则：凡具有对称中心的分子， 拉曼是活性的，则其红外就是非活性的。反之， 拉曼是活性的，则其红外就是非活性的。反之，若对红外 是活性的，则对拉曼就是非活性的。 是活性的，则对拉曼就是非活性的。 相互允许规则：凡是没有对称中心的分子，则可能有一些 相互允许规则：凡是没有对称中心的分子， 振动对Raman和红外都是活性的。 和红外都是活性的。 振动对 和红外都是活性的 相互禁阻规则：对于少数分子振动，其红外和拉曼光谱都 相互禁阻规则：对于少数分子振动， 是非活性的。 是非活性的。
E i = E 0 i exp[ i ( 2 πν i t − k i ⋅ r )]
(2)
分子振动时,原子核位置的移动改变了核对电子的吸引力 使得 分子振动时 原子核位置的移动改变了核对电子的吸引力,使得 原子核位置的移动改变了核对电子的吸引力 分子的电荷分布即电子云发生形变,这意味着极化率受到分子振 分子的电荷分布即电子云发生形变 这意味着极化率受到分子振 动的调制, 将极化率按原子核位移的简正坐标Q 展开,即 按原子核位移的简正坐标 动的调制 将极化率按原子核位移的简正坐标 µ展开 即:
0 α ρσ = α ρσ + ∑
µ
∂α ρσ Qµ + ⋯⋯ ∂Qµ 0
(3) (4)
其中
Qµ = Aµ exp[±i(2πvµt − qµ ⋅ r )]
式代入(1)式可得 将(2)、(3)、(4)式代入 式可得： 、 、 式代入 式可得：
∂αρσ Aµ E0i exp{[2π (ν i ±ν µ )t − (ki ± qµ ) ⋅ r ]} Pρ = ∑αρσ E0i exp[ (2πνit − ki ⋅ r )]+ ∑ i i ∂Q σ µ µ 0
Laman光谱详解
激光拉曼光谱与红外光谱比较
拉曼频率位移的程度正好相当于红外吸收频率。 因此红外测量能够得到的信息同样也出现在拉曼 光谱中，红外光谱解析中的定性三要素(吸收频率 、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。
但两种光谱在提供信息上也有差异：一般来说， 分子的对称性愈高，红外与拉曼光谱的区别就愈 大，非极性官能团的拉曼散射谱带较为强烈，极 性官能团的红外谱带较为强烈。
表面增强拉曼技术有效地解决了拉曼散射的低 灵敏度问题，大大降低了荧光干扰，它使单分 子检测成为了可能，检测限达到了皮克级。
SERS增强机理
λlaser N
研究背景
化学增强（极化率的改变）
化学成键导致的非共振增强
λscatte r
形成表面络合物导致的共振增强 光诱导电荷转移的类共振增强
分子在入射光的电场作用下，正负电荷中心相对移动极化而 产生诱导偶极矩 p，p正比于电场强度E, 比例系数α称为分子
的极化率。即 p =αE。
红外光谱只与固有的永久偶极矩有关，与分子极化率无关。 拉曼散射谱线的强度与诱导偶极矩成正比 。
拉曼散射光谱的优点
– (1)拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状 、透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接 用来测量。由于激光束的直径较小，且可进一步聚 焦，因而极微量样品都可测量。
2021/4/18
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拉曼光谱简介
拉曼散射现象的发现 (C. V. Raman ) Nobel Prize in Physics 1930 拉曼光谱是分子振动光谱的一种， 它属于散射光谱，它的产生基于光与分子的非 弹性碰撞。光子与分子间有能量交换的过程。
光散射 - 瑞利散射
散射光中，弹性 (瑞利) 散射占主导
（体现在弱信号检测的高信噪比 ），才能有效地收集拉曼谱。
拉曼光谱
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拉曼光谱的应用
同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，C≡C产生强 拉曼谱带，随单键→双键→三键谱带强度增加。 红外光谱中，由C≡N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱 带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱 带。
环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。
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拉曼光谱的应用
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拉曼光谱仪使用注意事项
测量前要按照先开硬件再开软件的原则开机，以免 造成开机后的软件报错； 开机完成后，测量前需先进行单晶硅的测量，从而 对仪器进行矫正； 测量聚焦过程中要防止样品碰到物镜，以免造成物 镜损坏或污染； 测量完成后关机，关机顺序与开机相反，为先软件 后硬件的原则。同时务必保证激光器的关闭，以免 影响激光器寿命或发生火灾。
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拉曼光谱在高分子中的应用
Liem等利用共焦显微拉曼光谱和极化拉曼光谱研究 了聚苯乙烯（PS）薄膜（50~180nm）的玻璃化转 变温度，研究表明当PS薄膜越薄，其玻璃化转变温 度越低，当厚度超过90nm时，其玻璃化转变温度与 本体聚合物相一致，这一测量结果与布里渊散射法 和椭圆偏光仪法一致.
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拉曼光谱在高分子中的应用
研究聚合物链的构象结构； 研究聚合物的玻璃化转变和结晶； 研究聚合物的扩散界面； 研究聚合物共混体系的相态结构及其高分子多相体 系的相容性。 研究聚合物溶液的相转变。
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拉曼光谱在高分子中的应用
高分子聚合物可以分为两大类———非晶聚合物和 结晶聚合物。对于非晶聚合物，玻璃化转变是一种 普遍现象，在高聚物发生玻璃化转变时，许多物理 性能发生急剧变化。如作为塑料使用的高聚物，当 温度升高至发生玻璃化转变温度以上时，便丧失了 塑料原有的坚固性，变成了橡胶；而作为橡胶使用 的材料，当温度降低至玻璃化转变温度以下时，便 失去橡胶的高弹性，变成硬而脆的塑料。
拉曼光谱
拉曼光谱(RAMAN SPECTRA)的原理（续）
Mid IR Stokes Raman Rayleigh Anti-Stokes Raman Fluorescence
红外 斯托克斯拉曼
瑞利散射 反斯托克斯拉曼
荧光
Real States 真实能级
Virtual State 虚能级
Vibrational States 振动能级 i
的研究员充满吸引力。
拉曼光谱仪的主要厂商及相关仪器
美国PerkinElmer公司的RamanStation 400系列拉曼光 谱仪
全球唯一的运用中阶梯光栅及二维面阵CCD 检测器组合成的二维色散型拉曼光谱仪，集 中了宽波段，高分辨率及检测速度快等特点， 摒弃了传统的获取高分辨率图谱所惯用的多 次测量不同谱带再进行拼接的方法，可在一 秒钟内获取覆盖整个波段的高分辨率拉曼图 谱。 分光系统采用中阶梯光栅技术，不含任何可 移动元件，保证系统的高度稳定性 高灵敏度二维CCD检测器，使得整个波段的 数据同时获取，避免了光谱失真 采用超稳定785nm的激光光源，减弱了荧光 背景的产生。
拉曼光谱(RAMAN SPECTRA)的原理（续）
设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。 当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的 极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态 (Virtual state)，虚能级上的电子立即跃迁到下能级而 发光，即为散射光。设仍回到初始的电子态，则有如 图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率 相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称 为瑞利线，后者称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率 小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大 于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
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一、设备名称：
傅立叶变换红外-拉曼光谱联用系统数量：1套
二、功能及用途：
通过该仪器可获得物质分子的红外及拉曼光谱，可进行物质分子结构的分
析与表征。主要用于包括淀粉、多糖、蛋白质、脂肪等天然生物大分子及合成
化合物分子结构的分析检测，以及食品加工过程中有毒有害物质的产生，食品
加工过程中及修饰改性后各组分以及各组分复合体分子结构的变化规律等。
三、设备明细（如为配件，需在备注中注明）：
序号设备及主要
配件名称技术指标数量备注1红外光谱
模块1
1.红外主机：
镀金光学系统，多检测器、多分束器光学台
2.*光谱分辨率：
小于
0."1cm-1
3.干涉仪：
非光学补偿型气体轴承无摩擦干涉仪或电磁驱动无摩擦干涉仪，具有连续
动态调整功能。
4.光谱范围：7800-350cm-1
5.检测器：
DTGS检测器一套，灵敏度：
2 / 5
≥55000:1（峰-峰值，4cm-1分辨率，1分钟扫描，DTGS检测器）
6.*分束器自动切换系统：
配置溴化钾、氟化钙分束器各一套，可以安装两个以上分束器位位置；
7.波数精度：
0."01cm-1
8.光栏：
计算机控制的连续可变换的光栏
9.ASTM线性度（ASTME1421方法）：
小于
0."07%（使用3 milPolystyrene，4cm-1分辨率）。
1
0."联机功能：
多联机功能，可以连接气相色谱、红外显微镜、热分析、拉曼光谱仪联
机；
1
1."自动认证轮系统：
配置NG-11玻璃片用于进行线性测定，NIST可溯源的
1."5mil(38微妙)聚苯乙烯片，认证轮必须标记序列号和有效期等信息，可自
动进行系统性能认证
1.激光器：500mw研究级高稳定性低噪声，1064nm二极管泵浦1激光器，
到达样品的光斑尺寸为50微米
2.检测器：
3 / 5
InGaAs检测器，灵敏度1300：1；InGaAs检测器与DTGS检测器无需手动自
动切换检测器
3.拉曼采样平台：
软件控制的XYZ自动样品台，内置彩色USB接口的照相机，可以实时观察
和采集样品，移动尺寸最少为( x, y, z)100 mm x 150 mm x 25 mm.；可进行拉曼成
像操作。
4.*模块数据采样系统允许拉曼采样点具有阵列扫描（用于多孔板高通量筛
查应用）、线扫描和面扫描成像功能，软件必须支持所有采样模式，提供预览
和分析数据工具：
各种化学计量学方2傅里叶拉曼
光谱模块
法如PCA数据分析
5.光路切换方式：
优选光路自动切换；
1.软件必须完全与Windows XP (32-bit)和Windows 7 (32-bit and64-bit).兼容，
功能包括数据采集、数据处理、谱库检索、谱图解析等。要求全部汉化，可用
中文对谱图进行标注。实时显示系统当前所处的状态，并实时给出主要元器件
的电流、电压、温度值，指示出故障问题并指导使用者如何解决故障问题。
2.分峰拟合软件
3.阵列数据采集软件
4.红外和拉曼显微成像软件
5.化学计量学软件包括定量、定性和多组分算法软件、PCA算法。
6.二维相关光谱处理软件
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7.混和物多组分识别半定量检索软件：
最多可检索4种组分混合，并可以进行半定量分析，须提供混合物分离说
明的中文样本
8.高灵敏度谱图鉴别软件：
无需模型可以鉴别样品的晶型、不同种类的天然产物及其组分含量
11.高分辨TGA气相库（460张）
2.
3.
4.
5.
6.Sigma蛋白质和缩氨酸类化合物库（747张）
Sigma糖类和碳水化合物库（614张）
Sigma脂肪酸、甘油酯、油类、蜡类化合物库（766张）
药物赋形剂红外和拉曼库（300张）
高分辨聚合物库（2011张）
配件3软件
4谱图库
5采样配件
6计算机及打
印机1
1.智能单点ZnSe晶体ATR附件一套
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2.用于常温定量的高精度多次水平衰减全反射（HATR）采样附件，包括适
于液体和粉末样品的槽形ZnSe晶体一套；适于薄膜样品的平板形ZnSe晶体一
套；
3.可加热的高精度多次水平衰减全反射（HATR）流通池，加热范围室温---
200°C；压力常压---500 psi
4.漫反射附件一套，包括基座和漫反射采样工具一套
5.采样工具箱：15吨压片机一套、13mm模具一套、KBr粉100g、玛瑙研
钵，25mm锁式样品架，25X4mm溴化钾窗片两片、磁性样品架
6.拉曼采样工具一套
1品牌计算机和激光打印机一套配件
四、工作条件：
1.环境温度：15-30摄氏度
2.环境湿度：
小于60%(计算机自动湿度检查)
3.工作电压：220v±10%，建议配备稳压电源