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【傅里叶红外光谱仪的校正】傅里叶红外光谱仪的校正及实验原理

承天示优官方账号 2023-04-21 资讯 499 views 0


傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的概述

傅立叶变换红外光谱仪,简称FTIR,是一种非常有效的分析技术。它能够通过检测物质在不同波长下所吸收或反射的辐射来确定样品中化学键特征与组成。

该方法应用范围广泛,包括但不限于药物、食品、高分子材料等领域。其优点之一是能够使用极小量或非破坏性样本进行测试,并可获得高级别信息和数据解释。

傅利叶变换基础知识

首先介绍一些关于FFT和IFFT算法以及相关数学计算的基础知识;作为信号处理工具箱中最有用的部分之一,“快速”系列算法被设计为使用D&C策略将对N个格点上展开多项式求值转换到$O(n \log n)$时间复杂度上。

在离散标准频率表达(DTFS)中可以将一个周期函数表示为如下形式:

$$

x[n]=\sum_{k=0}^{N-1}{a_k e^{j\frac{2 \pi k n}{N}}}

$$

其中$a_0$称为直流分量,$a_{(N/2)}$称为最高交流分量。这个展开式也可以用逆傅立叶变换来表示原始函数:

$$

x[n]=\frac{1}{N}\sum_{k=0}^{N-1}{X_k e^{-j\frac{2 \pi k n }{n}}}

$$

FTIR体系结构

一个FTIR光谱仪主要由以下三部分组成:

第一:采集样品信号并将其转化到频域;

第二:生成参考光引用物质的基线;

第三:执行信号处理和数据呈现。

在整个实验过程中,必须确保严格控制温度、气压等环境条件,并使用恰当的技术进行校准。

FTIR校正方法

自动与手动波数标定法(Automatic and Manual Wavenumber Calibration):

精确定位特征峰对应于不同波长上的频率时刻需要对FTIR设备进行准确地调节。通过选择已知接收器或发射器而非未知物质作为标杆,以及通过测量它们之间距离差异以建立内部基线;如果可能的话,进行重复测试并比较偏差值。

消除谱线噪声(Line Noise Removal):

许多FTIR数据被掩盖或受到环境因素的干扰。在这些情况下,应采用不同类型的IIT技术来降低本底水平、改善信号质量和精度,并消除包含在样品光谱中但不是化学键转变产物引起的任何噪音等。

FTIR实验原理

通过采集样品和标准参考之间的光波反射或吸收行为以及它们之间发生差异的时间流逝,在红外区域扫描可破解了样品分子结构信息。 FTIR性能取决于以下两个主要指标:

第一:波数范围;

第二:分辨率。

波数范围

通常表示为cm–1,选择特定仪器时需要考虑激光源、检测器类型等其他因素。

分辨率

它有一个相对简单明晰度定义:谱带满宽半高最小距离。也就是说,当最大/最小频率区别越小时,则设备将具有更高清晰度。

总体而言,在使用FTIR光谱仪时,需要为不同的样本类型和项目选择适当的工具参数和使用最佳实践来确保准确定量化分析结果。

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