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【傅立叶变换红外光谱是什么】傅立叶变换红外光谱的原理、应用以及图解

承天示优官方账号 2023-05-05 资讯 419 views 0


傅立叶变换红外光谱是什么?

傅里叶变换 (Fourier Transform,简称 FT) 是一种对信号进行时域到频域转换的数学方法。在化学领域中,FT 谱分析技术已被广泛应用于各种物质和化合物表征以及反应机制研究。其中,使用傅里叶变换法对红外光谱数据进行处理得到 Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) 光谱图即为傅立叶变换红外光谱。

该技术可通过检测样品的振动特性来确定其含有哪些成分。当一束窄带赫氏线偏振灯光辐射到测试样品上并经过后向散射或透射后收集,在接触式实验中需要将样本混入 KBr 或 NaCl 中才能进行检测;非接触式可以直接使用内反射元件(IR) 进行实验,形成一个完整的 IR 光路系统就可以获得比较准确的结果。

傅利叶变换在红外(IR) 分区中相对强度与化学键的关系

傅立叶变换红外光谱可以帮助研究人员掌握 IR 光谱特征,在相对强度方面有以下规则:

• 对称伸缩振动氨基(NH)和羰基(C=O) 组分,位于 1650-1800 cm^-1 频率区间

• 不对称折叠振动 CH2 ,位于 1400 -1475 cm^-1;蓝色符号是乙酰胆碱(Acetylcholine),紫色符号代表 L-磷酸组成部分

• 对称拉伸振动 C-H 和 胍N-H, 3300-3500 cm^-1 区间。

当化学键之间的松弛摆动与光子发生共振时,样品便会吸收相应波长的辐射。不同类型化学键稳定性不同,在此信息条件下可得到大量有关于样品物质内在结构、功能性和作用机制等方面相关信息。

傅里叶变换红外 (FTIR) 的应用

傅里叶变换红外技术目前已广泛应用于工业界、医药领域以及科研实验中,并且随着现代仪器设备和数据处理技术的不断发展,其应用领域依然在不断扩大。

1、工业界

FTIR分析技术可用于气体和液体物质中符合环境标准的有机化合物检测。通过FTIR设备可以在线监控产生过程中污染物的释放情况,预防潜在二次污染并确保产品符合安全标准。

同时,该技术还广泛应用于如食品加工等行业以及塑料、玻璃、油漆等材料制造过程中,在这些领域内还含有针对样品特征进行定量分析或成本优化方面的最新进展。

2、医药领域

傅立叶变换红外 (FTIR) 技术在制药质控方面得到了广泛的应用。例如光谱法可以被运用来鉴别同源性和保护申请组成部分之间关系(即专利战略),为研究人员提供判断是否劣币驱逐良币模式下所说 " 伪原创 " 的可能性,并确定更好地改进诊断结果所需采取相应措施。

此外,在样品成像方面也有着潜在重要应用。例如:FTIR 光谱成像可帮助研究人员对样品进行区域分析,甚至可以为空间解析度提供微米级别的信息。

傅里叶变换红外光谱图

下面是一个茶树油样品采集数据处理过程中生成的几个常见波形峰值及其数值结果:

• C-H 结构位于 2800-3000 cm^-1 频率和振幅;

• 芳香族和烷基羧酸在 1715 -1745 cm^-1 区间显示一个弯曲结构;

• 环氧化链描绘出 C-O 的排列方式以及部分 CH3 ε 垂直组件的共振频率与透射高度(A)相互耦合,反映了不同环节之间的空气污染特性等。

总之,在 FTIR 技术发展早期主要应用于大型仪器设备制造、生产或学术研究领域实验室场合。如今随着技术进步、样品检测精度和测试速度优化及运营成本降低等相关因素推动下,这一行业呈现出更为广阔市场前景和艰巨机遇。

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