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【傅里叶红外可以测金属吗】傅里叶红外测试金属的可行性及其应用

承天示优官方账号 2023-05-16 资讯 1158 views 0

傅里叶红外(FTIR)是一种快速、非破坏性检测技术,可以在不接触样品和使用化学试剂的情况下分析物质的组成。而对于金属这样导体材料,首先要考虑的就是它们本身与光线相互作用的特点。

1. 金属吸收光谱与复折射率

金属表面会出现镜面反射,能量被反弹回来,并且很大部分能量被吸收了。由于FTIR仪器所采集到信号主要是经过传输介质后返回探测器,因此对于金属样品而言基本不存在透射现象,进而也无法得到有效谱图。

但值得注意的是,在中红外区域有些具有振动模式不同于常规结构物质、并且透过电场作用形成共振现象发生表面等离子共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)效应时可产生一个相位改变(δ)。通过利用Kramers-Kronig关系将δ转换为复折射率、计算可得金属表面在红外区域内(一般为2-20μm)存在即时响应光谱。

此外,根据Drude模型,导体材料本身具有自由电子,在不同频率下会产生电阻和反射的变化,因而对于高约20THz以上的局部振动模式而言,则可以利用热辐射作用被传递给背景来实现测量。这些技术需要采用专门针对性的FTIR仪器、样品结构以及信号解析软件等技术手段进行操作。

2. 金属傅里叶红外测试应用

虽然相较于其他物质,金属在中红外区域是一个比较特殊并且困难的检测对象。但只要选择合适的方法和指标,并搭配优秀的设备与专业人员完成分析过程,则依旧能够取得很好结果。

1) 表面处理分析

首先,在工业制造环节中常常需要对复杂上色或镀膜附件进行检验评价。这就要求我们通过相场显微镜、扫描电子显微镜等方式观察表面形貌及元素分析,并利用FTIR技术完成对界面材料变化、原位反应或者有机物吸附等诸多问题的回答。

2) 金属组合结构检测

其次,金属还会被不同形式地运用到其它行业中。例如,在汽车零部件制造领域加工出复合材料、橡胶配件时常常和其他非导体材质进行粘接。这时就需要在微观尺度下详细描述每一层间的物理特征和相互作用关系,以保证整个系统具有足够的强度且耐受力更高。

3) 电子环境检验

最后,针对那些需要高级包装来避免外界干扰并确认方案有效性的研究也可以通过傅里叶红外波谱实现[1]。这种方法在电氧化铝薄膜、氮化硼(BN)纳米管阵列以及微型传感器技术中得到了广泛应用。

总结

虽然傅里叶红外是一项基于透射法的非破坏性分析方法,但对于金属等导体材料来说因为反光率和吸收光谱问题造成较大的挑战。不过在选择正确的技术手段及高质量设备、优化样品制备与处理方案以及筛选出适合物理特征参数能够在工业生产和学术探究中发挥重要作用。

参考文献

[1] Y. Hu, B. Zhang, and J. Peng et al., "A micro-sized dual sensor for simultaneous detection of relative humidity and ammonia based on resonant tunneling diodes," Sensors Actuators A Phys vol. 319, pp.: 222-228, Feb 2020.

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