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【瞬态傅里叶红外光谱仪】瞬态傅里叶红外光谱仪及傅里叶变换红外光谱仪结构详解

承天示优官方账号 2023-04-01 资讯 589 views 0


1. 瞬态傅里叶红外光谱仪的结构与原理

瞬态傅里叶红外光谱仪是一种用于分析物质中振动和转动的方法,通过记录介质中激发状态下随时间演化的吸收或反射变化来获得样品信息。其主要由四个部分组成:

1)激发源(pump source)

瞬态傅里叶传统上使用激光器进行激发。通常采用飞秒或皮秒脉冲来产生高能量的超快启动信号,并在极短时间内对样品进行加热、电离或激起等过程。

2)探测器(detector)

探测器是将材料在可见至远红外范围内所表现出的所有不同频率吸收行为转换为电子信号做检测,包括单点探测器、线阵列和液氮制冷二维阵列等。

3)试样室(sample chamber)

试样室是容盛放被测试材料的空间。常常使用光学玻璃、气窗或光纤等材料来封装和聚焦激光加样。

4)计算机分析系统(analysis system)

信号收集后,必须进行傅里叶变换以将时间域信号转换为频率域信号。这里需要用到一个复杂的数字/模拟混合电子模块,并将数据输入到单个平台上的软件中进行处理。

2. 傅里叶变换红外光谱仪结构与原理

傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform Infrared Spectrometer) 是一种通过测量物质吸收、反射或透过同时控制和检测可见至远红外范围内不同波长下传输性能记录数据的测试方法,其精度通常要比清晰线条法高出数倍以上。FTIR主要包含以下三部分:

1)干涉仪(interferometer)

由于被试物对辐射来源产生了多个散射方向,因此我们需要在该系统内引入参考道 和样品道两条路径并使它们交替进入干涉仪箱。具体而言是让其中之一经过全反射镜遇到偏振器;而另一个则直接通过全反射镜进入样品室。干涉仪接受这两个信号,从而确定光源之间的相位差。

2)检测器(detector)

FTIR使用探测器来检测样品的吸收、反射或透过性质。常用的一种是四元半导体,每个传感器将被试物排列在二维阵列中并在波长范围内转换为电流信号输出到数据采集和记录设备。

3)计算机分析系统(analysis system)

信号最后必须以数字方式处理,因此我们需要将输入的频域信息进行FFT傅里叶变换来获得时间域信息,并在计算机上对其进行处理和可视化呈现。

总结

瞬态傅里叶红外光谱仪与傅里叶变换红外光谱仪都是目前应用非常广泛的测试方法,在分析材料的振动、转动等方面有着非常重要的作用。虽然它们基于不同原理操作,但实际上也具有许多共同点。了解其相关结构和工作原理可以更好地帮助科学家们设计优秀实验和开展研究工作。

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