• 本文目录导读：
• 1、傅里叶红外光谱仪的基本原理和结构
• 2、 傅立叶变换原理在FTIR中的应用
• 3、 具体的光路结构
• 4、傅里叶红外光谱仪数据处理
• 5、 结论

傅里叶红外光谱仪的基本原理和结构

傅里叶红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，FTIR）是一种用于分析有机化合物、聚合物等材料成分及结构的现代科学实验设备。它采用了傅里叶变换法对被测样品所吸收或透射的红外辐射进行频率分析，并能够将信号转换为对应波长下不同频率振幅的光谱图形。

傅里叶红外光谱仪由发射源、样品室、检测器以及相应电子元件组成。其中，发射源通常使用一个热辐射体作为黑体来产生连续性辐射；检测器则可以使用半导体探头或者液氮冷却后增强灵敏度的MCT探头。值得注意的是，在该装置中最重要最基础部分——样品室，其长度与扫描范围直接相关。

傅立叶变换原理在FTIR中的应用

先介绍下傅里叶变换的原理：傅里叶变换是一种将一个函数从时域表示（通常为周期性信号，如正弦波、方波等）转换成对应频域上分解的若干个不同频率分量的数学工具。在FTIR中，这些不同频率分量就是每个吸收线。

传统上使用光栅进行扫描；同时利用白噪声和干涉仪来获得高精度地测量谱图方式被称作“逐点式扫描”。而现代FTIR则采用了革新性创新——广袤阵列法谱乘积，在数字化处理方面跨足了极大进展。

具体的光路结构

FTIR 由三条主要光路组成：样品光路、参考光路和控制系统自检反射器，其中样品容纳处还提供金属或者厚氮气对环境温度恒定作出贡献。下面做详细介绍:

1. 样品光路

该路径包括了相对镜片以及角反射器，并将经过样本后散射回来的外界入射辐射通过半反膜激励后返回至探测器。

2. 参考光路

该路径包括了半反膜反射器，用于将它自己的透过光通过相对镜片后再经过角反射器后返回至探测器。

3. 控制系统自检方向

这是一条特殊的路径，可以被用来确保仪器整体精度以及判断FTIR装置是否正常工作。其从发射源产生连续性辐射开始并经由单色形式添加到检测器上。

傅里叶红外光谱仪数据处理

在样品每秒钟采集多达4000次快照，并且进行平坦化修剪插值或者高阶 δ-I 多项式拟合等操作前，请务必注意去除背景干扰信号（通常是气氛中水汽、CO2 等）和基础线（即没有吸收时记录的谱面）。

当接收到原始数据之后，首要任务就是加窗修改和频域转换。现代傅里叶变换算法与传统时间复杂度为N²的方法不同，使用O(nlogn) 时间复杂度实现计算量大幅降低。

最常见 FTIR 数据解析技术包括：比例数谷填缝法、峰位分离法等。对于岗位管理员或者生产管理人员来说，最重要的一步是将数据转换成有用信息，并解读这些结果。可以使用半导体探测器或者液氮冷却后增强灵敏度的 MCT 探头进行检测。

结论

FTIR 设备在化学、材料等行业中得到广泛应用，其高精确性和可靠性受到研究院所和工厂企业日益重视。许多现代 FTIR 光谱仪（例如：Thermo Fisher Scientific 的 Nicolet iS20 系列）提供了可扩展模块及软件套装，以进一步完善整个过程，并为操作员提供更加全面的分析、监测功能。

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