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傅里叶红外光谱仪使用的技术原理及优点-华普通用

发表日期:2020/04/28 浏览次数:

在对样品进行定性与定量分析时,例如医药化工、宝石鉴定、地矿、石油、煤炭、环保、海关、刑侦鉴定等领域,经常会用傅里叶红外光谱仪来进行检测分析,而其所利用的技术是傅里叶转换红外光谱,不少人了解仪器的原理,那么其使用的技术,又了解多少呢?

  关于傅里叶转换红外光谱

  傅里叶转换红外光谱 (FTIR)是一种用来获得固体, 液体或气体的红外线吸收光谱和放射光谱的技术。傅立叶转换红外光谱仪同时收集一个大范围范围内的光谱数据。这给予了在小范围波长内测量强度的色散光谱仪一个显著的优势。FTIR已经能够做出色散型红外光谱,但使用的并不普遍(除了有时候在近红外),开启了红外光谱新的应用。傅立叶转换红外光谱仪是源自于傅立叶转换(一种数学过程),需要将原始数据转换成实际的光谱。

  傅里叶转换红外光谱种类

  根据红外光的分类,傅里叶转换红外光谱也可以分为以下几种:

  近红外光FTIR:近红外光区域介于波长从岩盐区域到可见光的起始(约在750nm)。从基本振动的泛频上可以观察到此区域。它主要应用在工业上,如化学影像和流程控制。

  中红外光FTIR:随着廉价微电脑的出现,使得能有专门用于控制光谱仪、收集数据、进行傅里叶转换和光谱呈现的电脑得以出现。这促进了在岩盐区域的FTIR分光光度计的发展。然而,制造超高精确度的光学零件和机械零件却是必须克服的问题。广泛被使用的器具现在可以在市面上买到。虽然在仪器的设计上越来越复杂,但是基本原理仍然保持相同。如今,干涉仪上的移动镜以相同的速度移动且干涉图的取样会位于被氦-氖激光所点燃的二次干涉的边缘发现通过零交叉点所触发。这赋予了高波数下从红外光谱上所得到结果的精确度并避免波数校准错误。

  远红外光FTIR:一开始,FTIR分光光度计是使用在远红外光的范围上。这么做是因为考虑到了良好光学性能所需求的机械耐用度,这也关系到了光波长的选用。

  傅里叶近红外检测器原理

  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。

  傅里叶近红外检测器的优点

  作为一款分析仪器, 傅里叶近红外检测器有三个突出的特点:

  1、 扫描速度快:傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的,得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果,而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒,而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围,一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。

  2、 信噪比高:傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少,没有光栅或棱镜分光器,降低了光的损耗,而且通过干涉进一步增加了光的信号,因此到达检测器的辐射强度大,信噪比高。

  3、 重现性好:傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理,避免了电机驱动光栅分光时带来的误差,所以重现性比较好。

傅里叶红外光谱仪

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