傅里葉紅外光譜儀的結構與工作原理

來源：深圳市唯銳科技有限公司 2024年07月30日 16:55

　　傅里葉紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡寫為FTIR Spectrometer),，簡稱傅里葉紅外光譜儀,，是一種基于干涉調頻和傅里葉變換原理進行光譜分析的高精度儀器。其結構與工作原理可以詳細闡述如下：

　　一,、結構組成

　　傅里葉紅外光譜儀主要由以下幾個核心部分組成：

　　紅外光源：提供寬頻譜的紅外光,。根據(jù)測量光譜范圍的不同，通常使用的光源包括鎢絲燈(近紅外),、硅碳棒(中紅外),、高壓汞燈及氧化釷燈(遠紅外)等。

　　光闌：用于控制進入干涉儀的光束寬度和強度,，確保測量的準確性和穩(wěn)定性,。

　　干涉儀：

　　邁克爾遜干涉儀：是傅里葉紅外光譜儀的核心部件，由分束器,、動鏡和定鏡組成,。分束器將光源發(fā)出的光分為兩束，一束經(jīng)透射到達動鏡,，另一束經(jīng)反射到達定鏡,。兩束光在通過樣品后形成一定的光程差，再復合產生干涉圖案。

　　干涉儀的作用：使光源發(fā)出的光形成干涉,，所得到的干涉圖函數(shù)包含了光源的全部頻率和強度信息,。

　　樣品室：用于放置待測樣品，樣品可以是固體,、液體或氣體。紅外光在樣品室中與樣品相互作用,，樣品會吸收特定波長的紅外光,，產生吸收光譜。

　　檢測器：用于測量干涉圖的強度,，并將其轉換為電信號,。常用的檢測器包括硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶,、碲鎘汞,、銻化銦等。

　　計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：對檢測器輸出的電信號進行傅里葉變換處理,，將時域信息轉換為頻域信息,，最終得到樣品的紅外光譜圖。

　　二,、工作原理

　　傅里葉紅外光譜儀的工作原理可以概括為以下幾個步驟：

　　光源發(fā)出紅外光：紅外光源發(fā)出寬頻譜的紅外光,，通過光闌后進入干涉儀系統(tǒng)。

　　干涉儀產生干涉光：紅外光在干涉儀中被分束器分為兩束,，分別經(jīng)過動鏡和定鏡后形成一定的光程差,，再復合產生干涉光。

　　樣品吸收特定波長的紅外光：干涉光進入樣品室,，與待測樣品相互作用,。樣品會吸收特定波長的紅外光，產生吸收光譜,。

　　干涉圖案的形成：經(jīng)過樣品后的紅外光再次通過干涉儀,，形成包含樣品信息的干涉圖案。

　　干涉圖案轉換為電信號：干涉圖案被檢測器接收并轉換為電信號,。

　　傅里葉變換處理：計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對電信號進行傅里葉變換處理,，將時域信息轉換為頻域信息，得到樣品的紅外光譜圖,。

　　數(shù)據(jù)分析和比對：通過數(shù)據(jù)分析和比對,，可以確定樣品中存在的化學物質及其濃度。

　　三,、主要特點

　　信噪比高：由于干涉儀的增光作用,，到達檢測器的輻射強度大，信噪比高。

　　重現(xiàn)性好：傅里葉變換對光的信號進行處理,，避免了電機驅動光柵分光時帶來的誤差,，重現(xiàn)性好。

　　掃描速度快：傅里葉變換紅外光譜儀是按照全波段進行數(shù)據(jù)采集的,，完成一次完整的數(shù)據(jù)采集只需要一至數(shù)秒,。

　　分辨率高：可以提供很高的光譜分辨率以及很高的光譜覆蓋范圍。

　　傅里葉紅外光譜儀憑借其高分辨率,、高靈敏度,、高波數(shù)精度和快速掃描等優(yōu)點，在化學,、生命科學,、材料科學、藥學,、環(huán)保,、寶石鑒定、刑偵鑒定等多個領域得到了廣泛應用,。

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