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红外光谱仪工作原理

红外光谱仪是光谱仪的一种，它利用对不同波长的红外辐射的吸收特性来测定物质的结构和化学成分。 红外光谱仪通常由光源、单色仪、检测器和计算机处理信息系统组成。

红外光谱仪简介

红外光谱仪利用红外辐射能吸收不同波长的特性光纤光谱仪 工作原理，成为分子结构和化学成分分析仪器的重要成员。 红外光谱仪通常由光源、单色仪、检测器和计算机处理信息系统组成。 根据分光装置的不同，可分为色散型和干涉型。

傅里叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪。 它是根据红外光干涉后进行傅里叶变换原理研制的一种红外光谱仪。 它可以对样品进行定性和定量分析。 傅立叶变换红外光谱仪具有信噪比。 高、重现性好、扫描速度快等优点，一次完整的数据采集只需十到二十分钟，该仪器广泛应用于医药化工、地质矿产、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑事调查鉴定等领域。

现代科学的不断进步，推动红外光谱仪向更高级的领域发展。 随着仪表数字化程度的提高，仪表从内部性能、应用范围到外观设计的各个方面都发生了很大的变化，逐渐从最初的手动读数演变为智能化仪表盘，方便用户完成仪器测量过程更加快速准确。

红外光谱仪的原理

电磁波谱中的红外部分，按其与可见光谱的关系可分为近红外光、中红外光和远红外光。 远红外光（约400-10cm-1）与微波相邻，能量低，可用于旋转光谱。 中红外光（约 4000-400cm-1）可用于研究基本振动和相关的旋转振动结构。 更高能量的近红外光 (14000-4000 cm-1) 可以激发泛音和谐波振动。

红外光谱仪是利用迈克尔逊干涉仪，使光程差以一定速度变化的两束多色红外光相互干涉形成干涉光，然后与样品相互作用。 检测器将得到的干涉信号送入计算机进行傅立叶变换数学处理，将干涉图还原为光谱。

红外光谱的工作原理是化学键因振动能级而具有不同的频率。 共振或振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量以及最终相关的振动耦合。 为了使分子的振动模式在红外线中活跃，必须有偶极子变化。 具体地，在Born-Oppenheimer谐振子近似中，例如，当电子基态对应的分子哈密顿能量被分子几何平衡态附近的谐振子近似时，分子电子能量基态的势面由 的自然振荡模式决定，决定了共振频率。 然而光纤光谱仪 工作原理，共振频率由键的强度和键两端的原子质量来近似。 这样，振动频率可以与特定的键类型相关联。 简单的双原子分子只有一种键，那就是伸缩键。 更复杂的分子可能有许多键，并且振动可能是共轭的，从而导致红外吸收的某些特征频率可以与化学基团结合。 有机化合物中常见的CH2基团可以以六种方式振动：“对称和不对称拉伸”、“剪式摆动”、“左右摆动”、“上下摆动”和“扭转摆动”。

红外光谱仪的基本结构

1、光源

红外光谱仪光源能发出稳定、高强度、波长连续的红外光，通常采用能斯特灯、碳化硅或涂有稀土化合物的镍铬螺旋灯丝。

2.干涉仪

迈克尔逊干涉仪的作用是将多色光变为干涉光。 中红外干涉仪中的分束器主要由溴化钾制成； 近红外分束器一般由石英和CaF2制成； 远红外分束器一般由麦拉薄膜和网状固体材料制成。

3.探测器

红外光谱仪的检测器一般分为两类：热检测器和光检测器。 热探测器是放置在两个金属板之间的一些热释电材料的晶体。 当光线照射到晶体上时，晶体表面的电荷分布发生变化，从而可以测量红外辐射的功率。 热探测器包括氘化甘油三酯硫酸酯、钽酸锂等类型。 光电探测器使用材料在被光照射后由于电导率的变化而产生信号。 最常用的光电探测器有锑化铟、碲镉汞等类型。