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傅立葉紅外光譜儀的原理

閱讀:1449      發(fā)布時(shí)間:2024-3-11
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傅立葉紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometer,F(xiàn)TIR)是一種常用的光譜分析儀器,用于研究物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵。其原理基于傅立葉變換的數(shù)學(xué)原理和紅外光譜的特性。下面是傅立葉紅外光譜儀的基本原理:


1.紅外輻射:



2.分子具有不同的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)模式,當(dāng)分子受到外部能量的激發(fā)時(shí),它們會(huì)發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。紅外輻射是一種波長(zhǎng)長(zhǎng)于可見光的電磁輻射,能夠引起物質(zhì)中分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。



3.樣品與光源交互作用:



4.樣品吸收入射的紅外輻射,其分子會(huì)因此發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。不同的化學(xué)鍵和功能團(tuán)具有不同的振動(dòng)頻率,因此吸收的紅外輻射也會(huì)有所不同。



5.干涉儀原理:



6.傅立葉紅外光譜儀使用干涉儀進(jìn)行光學(xué)信號(hào)的采集和處理。這種干涉儀通常是一種邁克爾遜干涉儀,它包括光源、分束器、樣品室、反射鏡和檢測(cè)器等組件。



7.干涉圖樣:



8.在干涉儀中,入射的光會(huì)被分為兩束,一束經(jīng)過樣品,另一束直接到達(dá)檢測(cè)器。當(dāng)這兩束光重新相遇時(shí),會(huì)產(chǎn)生干涉圖樣,其中包含了樣品吸收的信息。



9.傅立葉變換:



10.干涉圖樣中包含了頻率和振幅信息,但它是時(shí)間域上的信號(hào)。為了將其轉(zhuǎn)換為頻率域上的光譜,需要進(jìn)行傅立葉變換。這種變換會(huì)將時(shí)間域上的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻率域上的頻譜。



11.獲取光譜:



12.傅立葉變換后,得到的是樣品吸收的頻率譜。該譜圖顯示了樣品在不同紅外波長(zhǎng)下的吸收強(qiáng)度。通過比較樣品吸收譜和參考譜,可以確定樣品中存在的化學(xué)鍵和功能團(tuán)。



13.數(shù)據(jù)處理與分析:



14.獲得光譜后,可以進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理和分析。這包括峰識(shí)別、峰面積計(jì)算、譜峰歸屬等。通過與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)或與已知譜圖進(jìn)行比較,可以確定樣品的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。


總的來說,傅立葉紅外光譜儀利用紅外輻射與樣品相互作用的原理,通過干涉儀和傅立葉變換技術(shù),將樣品的振動(dòng)頻率信息轉(zhuǎn)換為可讀的光譜圖,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品結(jié)構(gòu)和成分的分析。


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