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傅立叶变换红外简称(傅里叶变换红外光谱法缩写)

承天示优官方账号 2022-12-15 资讯 776 views 0

今天的文章给大伙介绍下傅立叶变换红外简称,和傅里叶变换红外光谱法缩写相关的内容,希望能对小伙伴们有所帮助,记得不要忘记收藏下本站喔。

本文目录一览:

为什么说傅里叶光谱在红外区有统治地位?

红外光谱技术的最新进展是傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术。

FTIR在信噪比、分辨率、速度和探测极限上具有很多优势。在红外研究领域,FTIR方法几乎完全取代了光栅分光法。

傅里叶变换光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪,它能同时测量、记录所有谱元的信号,并以更高的效率采集来自光源的辐射能量,从而使它具有比传统光谱仪高得多的分辨率和信噪比;同时它的数字化的光谱数据,也便于计算机处理。正是这些基本优点,使傅里叶变换红外光谱方法发展成为目前中、远红外波段中最有力的光谱工具。

FTIR的优点

1. 多通道(Fellgett优点)

在色散型仪器中,由于检测器只能响应入射光强度的变化,不能响应入射光频率。因此,在测量时,需把入射的复色光用单色器色散为不同频率的分辨单元。为了检测这些相对纯化的光,就需要用光阑窄缝滤掉绝大部分色散后的单色光,仅让某一频率单色光通过。为了能测定全光谱,只好顺序多次测定色散后不同频率的单色光。

对于FTIR光谱仪,入射光被干涉仪调制成声频波,不同频率的光被调制成不同的值,所用探测器既获得强度信息,又获得频率信息。各种频率光同时落到探测器上,无需分光测量。这样色散仪器每次仅测量全光谱很小的一部分,而FTIR却测了全部光谱。如在 波段范围内,用 分辨率进行测量,则测量所需分辨单元数 。用色散光谱仪在T时间内对 波段测量时,每个分辨单元所需的测定时间为 。与此相应,FTIR则为T。由于随机噪声引起的信噪比 与测量时间成正比,所以FTIR比色散型光谱仪信噪比高的多,并且分辨率越高, 提高越大。在0.1cm-1分辨率时, 提高近190倍。显然多通道的优点使FTIR的信噪比增加,伴随而来的是检测灵敏度大幅提高。

2. 高光通量(Jacquinot优点)

在色散型仪器中,光路里设有狭缝式光阑,绝大部分光被它挡住,仅使极少部分光通过,并且分辨率越高,狭缝调得越窄,实际通过得光越少。加之光路中得许多光学元件也会损失光能,因而使色散型仪器光通量很小。FTIR光谱仪中除了有光能损失很少外,经常不设限光狭缝或其他限光元件。光可全部通过光孔,光通量很大。

光学系统的光通量Ω指通过它传送的光的总能量。光通量定义为光束的面积和立体角的乘积,即光阑面积和向准直镜孔径所张立体角的乘积,或者等效为准直光的面积和它的发散的立体角的乘积

在一些低分辨率的光谱仪中没有准直光阑,光源或探测器起着有效光阑的作用,限制了光通量的大小。

为了获得理想准直的光束(光束完美的平行),光阑必须无穷小,于是光通过量为零。光阑越大,光通量越大,而被准直的光束也越发散。然而,干涉仪中光束的发散度,或者它的光通量,是受到所要求的光谱分辨率限制的。因为对于一个给定的动镜位移,以不同的角度通过干涉仪的光线到达真正光轴有不同的光程差,它们对总干涉图信号的各自贡献将会模糊掉每个动镜位移的光程差。因此,分辨率要求越高,光发散要求越小。最佳的通过量与所研究的最高频率处的光谱分辨率是完全一致的。最大光通量定量地与光谱分辨率成比例

3. 高测量精度(Connes优点)

色散型仪器的精度受很多条件的限制。如校正谱图精度的校样纯度、机械部件移动以及人为的读书误差等,都使这类仪器测量精度难于提高。一般很难达到0.1cm-1精度。

FTIR光谱仪的光学结构简单,干涉仪只有一个动镜是运动部件,通常动镜是在无摩擦的空气轴承上移动,其运动又受高度稳定的He-Ne激光干涉系统监控,因此测量的重复性和准确度都很十分高。加之在FTIR系统中,使用了单色性极好的He-Ne激光干涉系统作为采样标尺,确保采样精度达到 0 .001cm-1。

4. 测量波段宽,全波段内分辨率一致

色散型光谱仪测量时,用色散法配以光阑狭缝取得单色光。但这些不同频率的单色光能量又不尽相同。为了保持所获得的能量近似不变,常常需要不断改变狭缝宽度,或用其他技术来调节光通量。这在技术上是很困难的。一种简化的办法是在中红外测量全波段光谱时,使用两种分辨率。色散型光谱仪无法在全波段范围内分辨率一致。

FTIR光谱仪以干涉法采集数据,以数字形式存储数据和运算,很容易做到分辨率一致。极宽的测量波段也是FTIR光谱仪特有的优点。它可用改换光源、分束器、探测器的办法,在同一台FTIR光谱仪上实现多波段测量。

简单科普:“红外”是什么?

红外线(IR),或红外光,是一种肉眼看不见的辐射能,但我们可以感受到热。宇宙中的所有物体都会发出一定程度的红外辐射,但其中两个最明显的辐射源是太阳和火。

红外是一种电磁辐射,是原子吸收并释放能量时产生的连续频率。电磁辐射从最高频率到最低频率包括伽马射线、x射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。这些类型的辐射共同构成了电磁波谱。

据美国宇航局称,英国天文学家威廉·赫歇尔于1800年发现了红外光。在一个测量可见光谱中不同颜色之间温度差异的实验中,他把温度计放在可见光光谱中每种颜色的光路中。他观察到温度从蓝色上升到红色,他发现在可见光谱的红色端之外还有一个更温暖的温度测量值。

在电磁光谱中,红外线的频率高于微波,低于红光,因此得名“红外线”。根据加州理工学院的研究,红外线的辐射波比可见光的辐射波要长。据美国宇航局称,红外频率范围从3千兆赫到400太赫兹,波长估计在1000微米到760纳米之间,尽管这些值还不确定。

与可见光光谱相似,红外辐射也有自己的波长范围,从紫色(可见光波长最短)到红色(波长最长)不等。较短的“近红外”波,在电磁光谱上更接近可见光,不释放任何可检测的热量,是电视遥控器用来切换频道的。据美国航天局称,较长的“远红外”波更接近电磁频谱上的微波部分,可以感受到强烈的热量,比如来自阳光或火的热量。

红外辐射是热量从一个地方转移到另一个地方的三种方式之一,另外两种是对流和传导。任何温度高于5开尔文(零下268摄氏度)的物体都会发出红外辐射。根据田纳西大学的研究,太阳以红外线的形式释放出其总能量的一半,而恒星的大部分可见光则以红外线的形式被吸收和重新发射。

家庭使用

我们的家用电器,比如加热灯和烤面包机使用红外辐射来传递热量。工业加热器,如用于干燥和固化材料的加热器也是如此。根据美国环境保护署的数据,白炽灯只将10%左右的电能转化为可见光,其余90%转化为红外线辐射。

红外激光器可用于几百米以外的点对点通信。电视遥控器依靠红外辐射,根据物体的工作原理,从发光二极管(LED)向电视的红外接收器发射红外能量脉冲。接收器将光脉冲转换成电信号,指示微处理器执行程序指令。

红外传感

红外光谱最有用的应用之一是传感和检测。地球上的所有物体都以热的形式发出红外辐射。这可以通过电子传感器检测到,比如夜视镜和红外摄像机中使用的传感器。

根据加州大学伯克利分校(UCB)的研究,这种传感器的一个简单例子是测辐射热计,它由一个在焦点上带有热敏电阻的望远镜组成。如果一个温暖的物体进入这个仪器的视野,热量会使热敏电阻上的电压发生可检测的变化。

夜视摄像机使用的是一种更为复杂的辐射热计。这些相机通常包含电荷耦合器件(CCD)成像芯片,对红外线很敏感。CCD形成的图像可以在可见光下再现。这些系统可以做得足够小,可以用于手持设备或可穿戴夜视镜。该相机也可以用于枪瞄准具或没有额外的红外激光瞄准。

红外光谱测量特定波长材料的红外辐射。当电子在轨道或能级之间转换时,光子被分子中的电子吸收或发射,物质的红外光谱将显示出特征的下降和峰值。这些光谱信息可以用来鉴别物质和监测化学反应。

根据密苏里州立大学物理学教授的说法,红外光谱,如傅里叶变换红外光谱(FTIR),在许多科学应用中是非常有用的。这些包括分子系统和二维材料的研究,如石墨烯。

红外天文学

加州理工学院将红外天文学描述为“对宇宙中物体发出的红外辐射(热能)的探测和研究”。红外CCD成像系统的 发展使 我们能够详细地观察空间中红外源的分布,揭示星云、星系中的复杂结构和宇宙的大尺度结构。

红外天文观测的优点之一是它可以探测到温度太低而不能发射可见光的物体。这导致了先前未知物体的发现,包括彗星、小行星和纤细的星际尘埃云,它们似乎在整个星系中普遍存在。

密苏里州立大学天文学教授称,红外天文学在观测冷分子气体和确定星际介质中尘埃颗粒的化学组成方面特别有用。这些观测是使用对红外光子敏感的特殊CCD探测器进行的。

红外辐射的另一个优点是波长更长,这意味着它不像可见光那样散射那么多。虽然可见光可以被气体和尘埃粒子吸收或反射,但较长的红外波只会绕过这些小障碍物。由于这一特性,红外可以用来观察被气体和尘埃遮蔽的物体。这些天体包括嵌在星云或地球星系中心的新形成的恒星。

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近红外光谱有哪些优缺点?

一、滤光片型近红外光谱仪器:

滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统,即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式,其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。仪器工作时,由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光,与样品作用后到达检测器。

该类型仪器优点是:仪器的体积小,可以作为专用的便携仪器;制造成本低,适于大面积推广。

该类型仪器缺点是:单色光的谱带较宽,波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理,得到的信息量少。故只能作为较低档的专用仪器。

二、色散型近红外光谱仪器:

色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率,现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件,扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按照波长的高低依次通过样品,进入检测器检测。根据样品的物态特性,可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。

该类型仪器的优点:是使用扫描型近红外光谱仪可对样品进行全谱扫描,扫描的重复性和分辨率叫滤光片型仪器有很大程度的提高,个别高端的色散型近红外光谱仪还可以作为研究级的仪器使用。化学计量学在近红外中的应用时现代近红外分析的特征之一。采用全谱分析,可以从近红外谱图中提取大量的有用信息;通过合理的计量学方法将光谱数据与训练集样品的性质(组成、特性数据)相关联可得到相应的校正模型;进而预测未知样品的性质。

该类型仪器的缺点:是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性;由于机械部件较多,仪器的抗震性能较差;图谱容易受到杂散光的干扰;扫描速度较慢,扩展性能差。由于使用外部标准样品校正仪器,其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高,但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。 

红外光谱仪的种类和工作原理是什么?

楼主,您好。红外光谱仪的种类有: ①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型,它的单色器为棱镜或光栅,属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的,其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时,经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变,探测器所测得的光强也随之变化,从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后,就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点:①多通道测量,使信噪比提高。 ②光通量高,提高了仪器的灵敏度。③波数值的精确度可达0.01厘米-1。④增加动镜移动距离,可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区,可以实现远红外光谱的测定。

近红外光谱仪种类繁多,根据不用的角度有多种分类方法。

从应用的角度分类,可以分为在线过程监测仪器、专用仪器和通用仪器。从仪器获得的光谱信息来看,有只测定几个波长的专用仪器,也有可以测定整个近红外谱区的研究型仪器;有的专用于测定短波段的近红外光谱,也有的适用于测定长波段的近红外光谱。较为常用的分类模式是依据仪器的分光形式进行的分类,可分为滤光片型、色散型(光栅、棱镜)、傅里叶变换型等类型。下面分别加以叙述。

二、滤光片型近红外光谱仪器:

滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统,即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式,其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。

仪器工作时,由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光,与样品作用后到达检测器。

该类型仪器优点是:仪器的体积小,可以作为专用的便携仪器;制造成本低,适于大面积推广。

该类型仪器缺点是:单色光的谱带较宽,波长分辨率差;对温湿度较为敏感;得不到连续光谱;不能对谱图进行预处理,得到的信息量少。故只能作为较低档的专用仪器。

三、色散型近红外光谱仪器:

色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率,现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件,扫描型仪器通过光栅的转动,使单色光按照波长的高低依次通过样品,进入检测器检测。根据样品的物态特性,可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。

该类型仪器的优点:是使用扫描型近红外光谱仪可对样品进行全谱扫描,扫描的重复性和分辨率叫滤光片型仪器有很大程度的提高,个别高端的色散型近红外光谱仪还可以作为研究级的仪器使用。化学计量学在近红外中的应用时现代近红外分析的特征之一。采用全谱分析,可以从近红外谱图中提取大量的有用信息;通过合理的计量学方法将光谱数据与训练集样品的性质(组成、特性数据)相关联可得到相应的校正模型;进而预测未知样品的性质。

该类型仪器的缺点:是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性;由于机械部件较多,仪器的抗震性能较差;图谱容易受到杂散光的干扰;扫描速度较慢,扩展性能差。由于使用外部标准样品校正仪器,其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高,但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。

四、傅里叶变换型近红外光谱仪器:

傅里叶变换近红外分光光度计简称为傅里叶变换光谱仪,它利用干涉图与光谱图之间的对应关系,通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究近红外光谱。其基本组成包括五部分:①分析光发生系统,由光源、分束器、样品等组成,用以产生负载了样品 信息的分析光;②以传统的麦克尔逊干涉仪为代表的干涉仪,以及以后的各类改进型干涉仪,其作用是使光源发出的光分为两束后,造成一定的光程差,用以产生空间(时间)域中表达的分析光,即干涉光;③检测器,用以检测干涉光;④采样系统,通过数模转换器把检测器检测到的干涉光数字化,并导入计算机系统;⑤计算机系统和显示器,将样品干涉光函数和光源干涉光函数分别经傅里叶变换为强度俺频率分布图,二者的比值即样品的近红外图谱,并在显示器中显示。

在傅里叶变换近红外光谱仪器中,干涉仪是仪器的心脏,它的好坏直接影响到仪器的心梗,因此有必要了解传统的麦克尔逊干涉仪以及改进后的干涉仪的工作原理。

⑴传统的麦克尔逊(Michelson)干涉仪:传统的麦克尔逊干涉仪系统包括两个互成90度角的平面镜、光学分束器、光源和检测器。平面镜中一个固定不动的为定镜,一个沿图示方向平行移动的为动镜。动镜在运动过程中应时刻与定镜保持90度角。为了减小摩擦,防止振动,通常把动镜固定在空气轴承上移动。光学分束器具有半透明性质,放于动镜和定镜之间并和它们成45度角,使入射的单色光50%透过,50%反射,使得从光源射出的一束光在分束器被分成两束:反射光A和透射光B。A光束垂直射到定镜上;在那儿被反射,沿原光路返回分束器;其中一半透过分束器射向检测器,而另一半则被反射回光源。B光束以相同的方式穿过分束器射到动镜上;在那儿同样被反射,沿原光路返回分束器;再被分束器反射,与A光束一样射向检测器,而以另一半则透过分束器返回原光路。A、B两束光在此会合,形成为具有干涉光特性的相干光;当动镜移动到不同位置时,即能得到不同光程差的干涉光强。

⑵改进的干涉仪:干涉仪是傅里叶光谱仪最重要的部件,它的性能好坏决定了傅里叶光谱仪的质量,在经典的麦克尔逊干涉仪的基础上,近年来在提高光通量、增加稳定性和抗震性、简化仪器结构等方面有不少改进。

五、传统的麦克尔逊干涉仪工作过程中,当动镜移动时,难免会存在一定程度上的摆动,使得两个平面镜互不垂直,导致入射光不能直射入动镜或反射光线偏离原入射光的方向,从而得不到与入射光平行的反射光,影响干涉光的质量。外界的振动也会产生相同的影响。因此经典的干涉仪除需经十分精确的调整外,还要在使用过程中避免振动,以保持动镜精确的垂直定镜,获得良好的光谱图。为提高仪器的抗振能力,Bruker公司开发出三维立体平面角镜干涉仪,采用两个三维立体平面角镜作为动镜,通过安装在一个双摆动装置质量中心处的无摩擦轴承,将两个立体平面角镜连接。

三维立体平面角镜干涉仪的实质是用立体平面角镜代替了传统干涉仪两干臂上的平面反光镜。由立体角镜的光学原理可知,当其反射面之间有微小的垂直度误差及立体角镜沿轴方向发生较小的摆动时,反射光的方向不会发生改变,仍能够严格地按与入射光线平行的方向射出。由此可以看出,采用三维立体角镜后,可以有效地消除动镜在运动过程中因摆动、外部振动或倾斜等因素引起的附加光程差,从而提高了一起的抗振能力。详情请参考国家标准物质网

fourier transform infrared spectra FTIR是什么意思

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傅里叶变换红外光谱FTIR

例句:

1.The annealing behavior of double-space in the neutron irradiation czochralski silicon is studied by fourier transform infrared spectrometer ( ftir) technique and positron annihilation spectroscopy ( pas).

利用傅立叶红外吸收光谱(ftir)和正电子湮没技术(pas)对快中子辐照直拉硅中的双空位(v2)的退火行为进行了研究。

傅立叶变换红外简称的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于傅里叶变换红外光谱法缩写、傅立叶变换红外简称的信息别忘了在本站进行查找喔。

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