紅外光譜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展

紅外光譜儀在實(shí)驗(yàn)儀中占據(jù)了重要位置

一般分為兩類(lèi)，一種是光柵掃描的，很少使用

另一種是邁克爾遜干涉儀掃描的，

稱(chēng)為傅立葉變換紅外光譜

這是目前最廣泛使用的

紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。紅外色譜儀的結(jié)構(gòu)主要包括了光源、分光系統(tǒng)、樣品池以及檢測(cè)系統(tǒng)四個(gè)部分。

紅外光譜儀常用的光源包括鹵鎢燈、發(fā)光二極管以及激光二極管。

分光系統(tǒng)是紅外光譜儀的核心器件，其作用是將復(fù)合光轉(zhuǎn)化為單色光。主要的分光類(lèi)型有濾光片、光柵、干涉儀和聲光調(diào)諧濾光器，分別對(duì)應(yīng)濾光片型紅外光譜儀、色散型紅外光譜儀，傅里葉變換紅外光譜儀和聲光濾光型紅外光譜儀。

1、 濾光片型紅外光譜儀

濾光片型紅外光譜儀采用干涉濾光片進(jìn)行分光，通過(guò)將不同的濾光片固定在轉(zhuǎn)盤(pán)上，以此達(dá)到測(cè)量樣品在多個(gè)波長(zhǎng)處的紅外光譜數(shù)據(jù)。目前濾光片技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)受到限制，目前的技術(shù)水平只能開(kāi)發(fā)出片濾光片。

2、 色散型紅外光譜儀

色散性紅外光譜儀又叫做光柵掃描型紅外光譜儀，其采用棱鏡或者光柵作為分光，該類(lèi)儀器的特點(diǎn)是可進(jìn)行全譜掃描，分辨率較高。

3、 傅里葉變換紅外光譜儀

傅里葉變換紅外光譜儀目前在紅外光譜儀中占有主導(dǎo)地位。傅里葉變換紅外光譜儀的核心部件是邁克爾遜干涉儀。

光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直成為平行光，按45°角入射到分束器上，其中一半強(qiáng)度的光被分束器反射，射向固定鏡M2，另一半強(qiáng)度的光透過(guò)分束器射向動(dòng)鏡M1。

射向固定鏡和動(dòng)鏡的光經(jīng)反射后實(shí)際上又會(huì)合到了一起，此時(shí)已成為具有干涉光特性的相干光，當(dāng)動(dòng)鏡運(yùn)動(dòng)時(shí)，就能得到不同光程差的干涉光強(qiáng)。

對(duì)于一個(gè)純單色光，在動(dòng)鏡連續(xù)運(yùn)動(dòng)中將得到強(qiáng)度不斷變化的余弦干涉波，所以檢測(cè)器檢測(cè)到的是樣品的干涉圖，每個(gè)時(shí)刻都可得到分析光中全部波長(zhǎng)的信息，最后樣品的干涉圖函數(shù)經(jīng)傅里葉變換后與空白時(shí)光源的強(qiáng)度按頻率分布的比值即得到樣品的紅外光譜圖。

4、 聲光濾光型(AOTF)紅外光譜儀

聲光濾光型紅外光譜儀是根據(jù)聲光衍射原理，采用具有較高的聲光品質(zhì)因素和較低的聲衰減的雙折射單晶制成的分光器件。

AOTF是由雙折射晶體、射頻輻射源、電聲轉(zhuǎn)換器和聲波吸收器組成。

AOTF型紅外光譜儀的顯著特點(diǎn)是分光系統(tǒng)中無(wú)可移動(dòng)的部件，掃描速度快，但其分辨率不如色散型和傅里葉變換型紅外光譜儀，比較適合用于在線過(guò)程分析。

樣品池指承載樣品的器件。對(duì)于液體樣品，一般使用玻璃或石英樣品池；對(duì)于固體樣品，可使用積分球或漫反射探頭。

紅外光譜儀的檢測(cè)器種類(lèi)較多，一般短波區(qū)域多采用硅檢測(cè)器，長(zhǎng)波區(qū)域多采用PbS或InGaAs檢測(cè)器。

下圖列出了不同光譜儀在不同波段時(shí)采用的光源、分束器、檢測(cè)器的統(tǒng)計(jì)表。