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【傅里叶红外变换工作原理】傅里叶变换红外光谱法的基本原理及工作机理

承天示优官方账号 2023-05-08 资讯 436 views 0
一、 傅里叶变换红外光谱法概述

傅里叶变换红外光谱法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FTIR)是一种常用的分析物质结构和成分的非破坏性技术。它利用物质吸收辐射通量的能力对样品进行检测和鉴定。FTIR通过计算由样品吸收或反射产生的干涉信号频率与强度之间关系建立出来的 Fourier 变换得到该样品所含化学键类型及数量等信息。

二、 傅里叶变换红外光谱仪工作原理

傅里叶变换红外光谱仪主要由三部分组成:入射系统、检测系统和数据处理系统,如图1所示。

图 1. FTIR 光谱仪构造装置

从左至右依次为:

① 入射窗口;② 投影透镜;③ 检测器阵列;④ 衍射八角镜;⑤ 傅里叶光学系统。

在工作时,首先将样品进行预处理和制备,以达到相应的检测要求。然后输入红外辐射源发出的窄波长光(8500~400 cm^-1),由准直系统对其进行捕获、聚焦,并经过一个干涉仪衍射棱镜使得产生一组体系上振荡频率差值相同的信号序列。再进入 检测器阵列 ,采集并转化为电压信号,并通过 四管放大器 以及 高速 A/D 转换器 将所得数据进行模数转换。最终由计算机根据事前标定好的参数来完成数据解析与谱图合成等操作。

三、FTIR 分析原理

傅里叶变换红外光谱法是基于物质分子内部原子固有振动能级之间吸收特性而设计 的技术手段,表现为不 同类型 化学键或官能团存在于不同位置处 , 具有独立震动频率且在 红外区域 内会被 物质吸收 。当样品置于入射窗口与去盲角之间时, 样品中分子将伸缩或弯曲运动,并对入射光产生吸收或透过现象,使检测器接受到的辐射能量有所增/减变化。这个时候,FTIR会在样品吸收频率处进行干涉处理而得出 远红外电磁波谱图 。基于傅里叶变换原理,计算机可将采集与转化后的信号数据利用数字滤波函数从时间域 一次 离散转移到 改为 频率域 ,并通过 对实验物质给定系统精确参数做数学运算来反演及确定 光谱线强度、位置等信息 ,进而推求出 物质结构类型,成分组成以及 原位形态 信息。

四、应用

(1) FTIR 可广泛应用于 固体、溶液和气相等不同状态下 的 模拟实验 研究;

(2) 在 化学合成中 工艺流程监控和 质量评价 方面具有很高应用价值;

(3) 在肿瘤诊断和 医药制剂 分析方面也被证明是一种非常有效的手段。

上述就是关于"傅里叶变换红外光谱法的基本原理及工作机理"的相关知识解析。

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