第二篇 傅里叶变换 红外光谱学.pdf

Chapter 2 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 2008.3.19 参考书目 翁师甫. 傅里叶变换红外光谱仪. 北京：化 学工业出版社，2005 吴谨光. 近代傅里叶变换红外光谱技术及 应用. 北京：科学技术文献出版社, 1994 林沝, 吴平平, 周文敏, 王俊德. 实用傅里叶 变换红外光谱学. 北京：中国环境科学出 版社, 1991 Main Contents 一、红外光谱仪的发展 二、仪器类型与比较 三、迈克尔逊干涉仪 四、FTIR谱的特点 五、FTIR 光谱仪 六、红外光谱样品制备和测试 一、红外光谱仪发展简史 第一代 棱镜色散型 对温度、湿度敏感，对环境要求苛刻。 第二代 光栅色散型 60年代，由于光栅的刻制和复制技术的发展，出现了光栅色 散型红外光谱仪。 比棱镜色散型仪器，分辨率得到了提高，测量波段范围拓 宽，环境要求降低。 80年代后，计算机技术的发展，使仪器操作和数据处理更为 便捷。 第三代 干涉型 70年代发展起来，其原理与色散型完全不同，其特点是测量 速度快，测量范围宽，精度和分辨率高，典型代表是傅里叶 变换红外光谱仪。 第四代 激光红外光源 70年代末开始发展，能量高，单色性好，具有极高的灵敏 度，可调激光既作为光源又省去了分光系统。 二、色散型和干涉型红外光谱仪 色散型 光源 样品 分光器 检测器 光谱图 入射 色散元件 出射 准直镜 聚光镜 狭缝 (光栅) 狭缝 缺点：扫描时间长; 狭缝、光栅的使用造成了能量损失，光通量小； 分辨率低、信噪比差。 FTIR光谱仪结构框图 干涉仪 样品室 检测器 显示器 光源 计算机 绘图仪 干涉图 FTS 光谱图 仪器的核心是迈克尔逊干涉仪 FTIR光谱仪工作原理图 傅里叶变换红外光谱仪的优点 测量波段宽，只需要换用不同的分束器、光源和检测 器，就能测45000~6cm-1整个波段； 光通量大，检测灵敏度高； 具有多路通过的特点，所有频率同时测量； 扫描速度快，可作快速反应动力学研究（在线红外）； 测量分辨率高，可达0.01cm-1 。 三、迈克尔干涉仪 干涉仪主要由两个互成 90 °角的平面镜和一个分 束器所组成。 平面镜中一块固定不动称为定镜，一块可沿图示方向平行移动称为动镜， 动镜在平稳移动中要时时与定镜保持90 °角。 分束器具有半透明性质，位于动镜与定镜之间并和它们呈45 °角放置。假 定分束器是一个不吸光的薄膜，它的反射率和透过率各为50%，即它使入 射的光线50%透过，50%反射，因而从光源射来的一束光到达分束器时即 被它分为两束，I为反射光，II为透射光。 1、单色光的干涉图和基本方程 当定镜和动镜距分束器距离相 当动镜I和II两光有1/2 λ的 等时