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【傅立叶变换红外光谱的作用】傅立叶变换红外光谱在分析化学中的作用以及其图谱解析方法

承天示优官方账号 2023-05-05 资讯 334 views 0

傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)是一种常见的分子结构表征手段,可用于快速、准确地获取物质的各种信息,如它们所含基团、化学键类型、聚合度等。FTIR对于材料科学、生命科学和环境监测等领域都有广泛应用。

1. 傅立叶变换红外光谱技术原理与仪器组成

FTIR研究利用了物质在特定频率下与电磁辐射相互作用的性质。当被检测样品置于高强度碳酸盐或硝酸铷晶体之间时,辐射会从源端发出,并经过一个卤素灯泡透镜到达样品处。样品吸收特定频率下的电磁波能量并将残留部分反射回来,然后通过干涉法进一步处理数据。最终产生一个由激光干涉生成的连续信号,在计算机上进行数值计算后得出样品的红外光谱图。

FTIR实验仪器主要包含以下几个部分:

  • 光源:卤素灯或者光电二极管,用于产生辐射能量
  • 入射窗口: 包括氟化钙(CaF2)和锂铝硅玻璃(KBr),由此进入样品舱室,进行与物质作互动后返回的信号所对应波数记录。
  • 干涉仪 : 采用迈克尔逊干涉法将不同频率下反射回来的两束反向光线重合在一起形成干扰。
  • 探测器 : 设备通过激发产生红外信号,并且收集、转译到计算机上进行处理等完整过程。

2. 傅立叶变换红外光谱图解析方法

傅里叶变换技术是目前常见与有效地对"时域"数据进行“频域”处理。而在 FTIR 分析中,则相当于被检测物质吸收电磁波之后,在显微镜组件中记录到的振动比较特殊的分子之间转换能量时所发出的频率。傅立叶变换红外光谱图即由散射信号经过数学算法得出。

一般在解析FTIR标本前,需要先对样品进行准备工作以及相关数据调整操作等。处理后进入主要阐述:

2.1 傅立叶变换红外光谱图信息具体表达方法

  1. 横坐标表示波数(cm^-1),也就是吸收或者透射信号有多少。

  2. 纵坐标则为相应强度值。(不同点会有折线型和连续曲线两种形式显示)
  3. 吸附带宽代表了一个结构上显著区域,植物化合物类型与数量、功能基团存在偏差位置等都可以通过干涉衰减来反映出来。较窄的带宽代表基元控制更严格;而广观下,则指向更多单元可起到效果。

2.2 傅里叶变换红外光谱技术分类方法

可以根据样品类型、取样方法和分析数据等多个因素来区别不同的FTIR操作方式。一些常见的FTIR研究包括:

  1. 反射式(Reflection):适用于触发表面物理属性或者纳米材料。

  2. 透射式传统(Transmission conventional): 最基础也最为常见

  3. 傅立叶变换红外光谱成像法 (FT-IR Imaging) :可在微小层面上进行运作,获得空间分辨率极高的图谱。

2.3 吸收峰解释与应用

波数对应区间就代表着每一个结构核心吸附光能量所花费的频率大小,这意味着当我们掌握了常规 FTIR 中具有不同特征性质约束位置时,便可通过列出噪音棒图以及标准库匹配技巧识别出未知化学物质.

3. 傅里叶变换红外光谱图应用范围

常规 FTIR 检测具有出镜多基本物质之功能基团与化合物例子,涵盖了无机矿物、高分子材料、生命体等各种类型。一些具体的应用领域包括:

  1. 清洁能源: 可以作为太阳电池或者氢燃料电池的需要组件。
  2. 食品安全:可通过 FTIR 对肉类毒理和细菌检测来识别异常成分。
  3. 药学工业 :药品中活性成份也可以通过FT-IR确定。
  4. 玻璃行业: Glass桥缘上福特公路车速传感器的生产过程中使用傅里叶变换红外光谱仪检验其原材料含量

结论

总之,傅立叶变换红外光谱是在现代科技革新下不但必要且至关重要的手段。对于保存事项密度较大而

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