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傅里叶变换红外-拉曼光谱仪(傅里叶变换红外-拉曼光谱仪工作原理)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-13 04:22   点击:200  编辑:admin   手机版

1. 傅里叶变换红外-拉曼光谱仪工作原理

是德国品牌,MikeBuke(麦克布克)公司创立于50多年前,自创立伊始,公司是著名的高科技分析仪器跨国企业,以生产质谱仪、核磁共振谱仪、傅立叶红外/拉曼光谱仪等高水平、高精度分析仪器享誉全球科技界。麦克布克被各种工业生产流程所采用。作为世界领先的分析仪器公司之一,公司持续开发先进的技术和创新解决方案,解决当今的分析问题。

2. 傅里叶变换红外光谱仪的原理及应用

傅立叶红外光谱仪最核心的部分是 迈克尔逊干涉仪。可以说没有干涉仪就没有傅立叶变换红外光谱。

正是因为红外光源经过迈克尔逊干涉仪发生多色光相干,经过样品吸收之后,检测器检测到含有样品信息的红外干涉光的干涉图信号,再经过计算机将干涉图信号经过傅立叶变换,才转换成红外光谱。

其余的部件,如:检测器,光源,光学反射镜,采集卡,计算机等。

光源:用于产生宽带的红外光,样品吸收光源产生的红外光后引起样品分子的振动态跃迁,从而引其透过样品的红外光在相应波长上的透过强度的变化,这也是红外光谱能检测分子振动特征峰的理论来源。

光学反射镜:用于改变红外光的光路 检测器:用于检测透过样品的红外吸收信号,并将光信号转换成电信号传送给计算机的采集卡。

采集卡:用于采集检测器检测到的信号,并将信号存储、处理成光谱。

计算机:用于控制光谱仪的运行,协调迈克尔逊干涉仪,检测器和采集卡的运行、数据采集和处理。

3. 傅里叶变换红外光谱仪的功能和作用

红外光谱原理概述

红外光谱与分子的结构密切相关,是研究表征分子结构的一种有效手段,与其它方法相比较,红外光谱由于对样品没有任何限制,它是公认的一种重要分析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。

红外光谱可以研究分子的结构和化学键,如力常数的测定和分子对称性等,利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角,并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱,由简正频率计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化,因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基,氰基,羟基,胺基等等在红外光谱中都有特征吸收,通过红外光谱测定,人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团,这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。

由于分子内和分子间相互作用,有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化,这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。

分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子,不同的分子的振动方式彼此不同,这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性,称为指纹区。利用这一特点,人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱,并把它们存入计算机中,编成红外光谱标准谱图库。

人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对,就可以迅速判定未知化合物的成份。

当代红外光谱技术的发展已使红外光谱的意义远远超越了对样品进行简单的常规测试并从而推断化合物的组成的阶段。红外光谱仪与其它多种测试手段联用衍生出许多新的分子光谱领域,例如,色谱技术与红外光谱仪联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会;把红外光谱仪与显微镜方法结合起来,形成红外成像技术,用于研究非均相体系的形态结构,由于红外光谱能利用其特征谱带有效地区分不同化合物,这使得该方法具有其它方法难以匹敌的化学反差。

另外,随着电子技术的日益进步,半导体检测器已实现集成化,焦平面阵列式检测器已商品化,它有效地推动了红外成像技术的发展,也为未来发展非傅里叶变换红外光谱仪创造了契机。随着同步辐射技术的发展和广泛应用,现已出现用同步辐射光作为光源的红外光谱仪,由于同步辐射光的强度比常规光源高五个数量级,这能有效地提高光谱的信噪比和分辨率,特别值得指出的是,近年来自由电子激光技术为人们提供了一种单色性好,亮度高,波长连续可调的新型红外光源,使之与近场技术相结合,可使得红外成像技无论是在分辨率和化学反差两方面皆得到有效提高。

4. 傅里叶变换红外光谱仪的原理

傅立叶变换红外光谱仪的原理是通过测量经过红外吸收的干涉图,并对其进行傅立叶积分变换来获得被测物质的红外波段的光谱图,从而可以对该物质的元素,组分和分子结构进行分析和确定。

和传统的色散型光谱仪相比,傅立叶变换红外光谱仪可以获得较好的信噪比和分辨率。目前学校和研究所里使用的红外谱仪基本上都是傅立叶变换红外谱仪(FTIR).

5. 傅里叶变换红外光谱学

傅里叶红外光谱仪测的是在满载状态变压器工作于能量完全传递,或不完全传递的工作模式。一般要根据工作环境进行设计,常规反激电源应该工作在连续模式,这样开关管、线路的损耗都比较小,而且可以减轻输入输出电容的工作应力,但是这也有一些例外。需要在这里特别指出:由于反激电源的特点也比较适合设计成高压电源,而高压电源变压器一般工作在断续模式,本人理解为由于高压电源输出需要采用高耐压的整流二极管。

6. 傅里叶变换红外光谱仪应用研究领域

红外光谱仪的原理是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。

对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。

7. 傅里叶变换红外光谱仪的工作原理图

光源发出的光被分束器(类似半透半反镜)分为两束,一束经透射到达动镜,另一束经反射到达定镜。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。

8. 傅里叶变换红外吸收光谱

傅里叶红外光谱仪使用操作:

  1. 开机前先检查各个部件是否连接好,处于零点状态。

  2. 打开稳压电源开关,稍等片刻,当电压稳定在220V后,打开主机电源,预热一至二小时方可进行正常实验操作。

  3. 实验时固体样品可用压片法先制样,KBr与样品按100:1的质量比混合后用玛瑙研钵于红外灯下研细,然后移入压片机中压片,将片子固定在样品架上方可测试。

  4. 液体样品可用液膜法测定,将1-2滴试样直接滴放在可拆池的一块盐片上,然后盖上另一块盐片,借助池架上的固紧螺丝拧紧两盐片后方可测试。

  5. 打开响应的软件,先采集背景值,然后将样品架插入样品池中采集样品值,红外扫描32秒后,将谱图切入当前窗口对其进行处理。

  6. 傅里叶红外光谱仪实验完毕后,关闭电源,使仪器恢复原状,并进行必要的整理和清洁工作。

9. 傅里叶变换红外拉曼光谱仪工作原理

白色

2006年西安南郊发掘了一座盛唐时期的墓葬,其中出土了疑似“胡粉”的白色粉末状物质。本文主要对白色粉末状物质进行科学分析,通过光学显微镜、分光测色仪,拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜能谱仪,傅立叶变换红外光谱仪等现代技术手段,分析物质成分并推测其来源。通过拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜能谱仪分析,确定该物质为纯度很高的方解石型碳酸钙;通过傅立叶变换红外光谱仪CO32-特征吸收峰μ2/μ4比值,推断其为人工烧制的石灰,结合其在2800cm-1~3000cm-1的C-H键,推测其为贝壳类原料;综上,并结合有关文献和相关学者的研究成果,推测该白色粉末为贝壳烧制的生石灰经过碳化而制成的唐代“石灰”质化妆品。

 

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