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傅里葉紅外光譜儀結(jié)構(gòu)組成
• 光源:為測定不同范圍的光譜設(shè)置多個光源,如鎢絲燈或碘鎢燈用于近紅外,硅碳棒用于中紅外,高壓汞燈及氧化釷燈用于遠紅外。
• 分束器:邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件,作用是將入射光束分成反射和透射兩部分,再使之復(fù)合,根據(jù)使用波段范圍不同,在不同介質(zhì)材料上加相應(yīng)表面涂層構(gòu)成。
• 干涉儀:使光源發(fā)出的光分為兩束后形成光程差,再使之復(fù)合產(chǎn)生干涉,得到包含光源全部頻率和強度信息的干涉圖函數(shù)。
• 樣品池:用于放置待檢測的樣品,干涉光通過樣品池時,樣品會吸收特定波長的光,從而使干涉光攜帶樣品信息。
• 探測器:常用的有硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等,用于檢測經(jīng)過樣品池后的干涉光,并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
• 計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):核心是計算機,功能是控制儀器操作、收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù),將干涉圖函數(shù)進行傅里葉變換,計算出原來光源的強度按頻率的分布。
工作原理
光源發(fā)出的光被分束器分為兩束,一束經(jīng)透射到達動鏡,另一束經(jīng)反射到達定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動鏡反射再回到分束器,動鏡以恒定速度作直線運動,使兩束光形成光程差產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池,含有樣品信息的干涉光到達檢測器,然后通過傅里葉變換對信號進行處理,最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。
主要特點
• 信噪比高:光學(xué)元件少,沒有光柵或棱鏡分光器,降低光損耗,干涉增加光信號,到達檢測器的輻射強度大。
• 重現(xiàn)性好:采用傅里葉變換處理光信號,避免了電機驅(qū)動光柵分光時帶來的誤差。
• 掃描速度快:按照全波段進行數(shù)據(jù)采集,完成一次完整的數(shù)據(jù)采集只需一至數(shù)秒。
應(yīng)用領(lǐng)域
• 材料科學(xué):分析新型材料分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵,監(jiān)測材料在不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)變化,控制材料生產(chǎn)過程中的質(zhì)量。
• 化學(xué)研究:實時跟蹤化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂與形成,確定新合成化合物的官能團和分子結(jié)構(gòu),監(jiān)測化學(xué)平衡體系中物質(zhì)濃度變化。
• 生命科學(xué):用于蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的二級結(jié)構(gòu)研究,輔助疾病診斷,研究藥物與生物分子的相互作用。
• 環(huán)境科學(xué):檢測大氣、水體、土壤中的污染物,研究大氣中光化學(xué)反應(yīng)、水體中污染物的降解反應(yīng)等。
傅里葉紅外光譜儀
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