• 本文目录导读：
• 1、一、 傅里叶变换原理与应用
• 2、 二、北京地区傅里叶红外光谱分析研究现状
• 3、 三、 傅里叶红外光谱仪结构图解：
• 4、 结语

导言：傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）是现代化学分析技术中的一种重要方法。它通过测量样品吸收、透射或反射气体状态下的红外辐射，能够得到在分子水平上进行特征鉴定的信息。本文将从理论和实践两方面介绍傅里叶红外光谱分析及其在北京地区应用情况，并深入了解FTIR仪器的结构和原理。

一、 傅里叶变换原理与应用

  自19世纪以来，科学家们开始研究物质对不同波长电磁波的相互作用规律，并发现物质具有特定灰度值和频率所表达的信息。以此为基础建立起了如今广泛使用的FTIR技术。

  FTIR通过让获得样品中不同部位振动程度差异可以产生信号，进而判断其中特征成分。例如，有机化合物中通常会发生如C-H、O-H和N-H键的拉伸振动、弯曲振动，如果在较窄的红外区域进行扫描分析（4000-500 cm^-1）、对比不同样品吸收峰出现位置和宽度差异等，则可以识别其中包含结构因素。

  作为一种灵敏性极高的分析方法，在医学检测、制药行业甚至是文物保护领域都得到了广泛应用。FTIR技术能够快速并且无损地鉴定物质成份及其变化情况，并且利用算法组合可进一步实现定量或多元特征识别。

二、北京地区傅里叶红外光谱分析研究现状

  京津冀地区处于我国北方平原环境下，不仅大气污染重，还存在着复杂多样的季节变化以及人类活动带来的影响。因此探索该地区大气成份特征具有重要意义。

近年来诸多科研院所与企业针对空气污染源排放、城市垃圾处理和燃气等领域开展了相关研究，FTIR成为其中主要的分析手段之一。例如，中国科学院大气物理所与北京空间飞行器总体部合作设计了一款“非经典等效参比法”用来校正傅里叶变换红外光谱仪在制定卫星辐射传感器反演算法中存在的问题，并在地面观测实验及模拟计算中都得出了结果相符且可靠性强的数据。

  而对于人类活动带来的影响，则需要采集不同时间点样品进行全方位分析。例如清华大学环境学院2019年发表论文称创新整合FTIR、GC-MS联用技术方法对季节性PM2.5组织特征进行评估，并发现检测到多种酸和硝酸盐指标污染物，有助于进一步深度定量机车排放臭氧前驱物。

三、 傅里叶红外光谱仪结构图解：

  如下图所示：

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  其中，样品处于一个高度可调节的透明窗口下方，向上对准光束源与探测器。进入的红外辐射在入口槽内通过反射镜传输至干涉仪系统中心区域，并由半导体探测器接受。

  当样品分子吸收特定波长范围内的红外辐射后，就会散发出黑体辐射，在这里以气态样品为例。大多数夫曼式FTIR研究所使用设备都是基于等差级联（ACC）技术实现。

  ACC技术可以确保扫描整个谱区时仅需同步位移运动小量路径差，而非像Michelson干涉仪直接变换进行全程加工切割校正或倾斜平移来获得完整信号流程。

另外因其对比能力优异、灵活易用也使得该类FTIR成为了目前最常见和广泛应用的光谱学实验室手段之一。

结语

  傅里叶变换红外光谱具有无损性和高灵敏性等优点，在化学、生物和工业等广泛领域内得到广泛应用。近年来，高可靠性的FTIR仪器设计供应商不断涌现，各科研机构使用趋势也日益明显。

  北京市研究人员在大气环境及其成分变化方面进行了众多尝试，并取得一系列成功实验结果。另外，由于 FTIR技术虽然操作相对简单但理论知识复杂且逐渐被压缩纳入教学常规之中，希望未来有更加优秀的科普教育资源能够普及这一重要领域专业知识。

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