一、傅里葉變換紅外光譜儀的結構組成
傅里葉變(bian)(bian)換紅(hong)(hong)外(Fourier Transform Infrared,FTIR)光譜儀主要由紅(hong)(hong)外光源、分束(shu)器、干涉(she)儀、樣品池、探測器、計算機數據處(chu)理系統(tong)、記錄(lu)系統(tong)等組(zu)成,是干涉(she)型紅(hong)(hong)外光譜儀的典型代表,不同于色散型紅(hong)(hong)外儀的工作原理,它沒有單(dan)色器和狹縫,利用邁克(ke)爾遜干涉(she)儀獲得入(ru)射光的干涉(she)圖,然(ran)后通(tong)過傅里葉數學(xue)變(bian)(bian)換,把時(shi)間域函數干涉(she)圖變(bian)(bian)換為頻(pin)率(lv)域函數圖(普通(tong)的紅(hong)(hong)外光譜圖)。
1、光(guang)源(yuan):傅里葉變(bian)換紅外(wai)光(guang)譜(pu)儀為(wei)測(ce)定不同范圍的(de)光(guang)譜(pu)而設置(zhi)有多(duo)個光(guang)源(yuan)。通常用的(de)是鎢(wu)絲燈或碘(dian)鎢(wu)燈(近紅外(wai))、硅碳(tan)棒(中紅外(wai))、高(gao)壓汞(gong)燈及氧(yang)化釷燈(遠紅外(wai))。
2、分(fen)束(shu)器:分(fen)束(shu)器是(shi)邁克爾遜干涉儀的(de)關(guan)鍵元件。其作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)入射光束(shu)分(fen)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)射和透射兩部分(fen),然后再使之復合(he)(he),如果(guo)可動鏡使兩束(shu)光造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)一定的(de)光程(cheng)差,則(ze)復合(he)(he)光束(shu)即可造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)相(xiang)長(chang)或相(xiang)消干涉。
對分束器(qi)的要(yao)求是:應在波數v處使(shi)入射光束透射和反射各半,此時被(bei)調制的光束振幅最大。根據使(shi)用波段范圍不同(tong),在不同(tong)介質材料上加相應的表面涂層,即構成分束器(qi)。
3、探測器(qi):傅里葉變換(huan)紅(hong)(hong)外光(guang)譜儀所用的探測器(qi)與色(se)散型紅(hong)(hong)外分光(guang)光(guang)度計(ji)所用的探測器(qi)無(wu)本(ben)質的區別(bie)。常用的探測器(qi)有硫(liu)酸三甘鈦(TGS)、鈮(ni)酸鋇鍶、碲鎘(ge)汞、銻化銦等(deng)。
4、數(shu)(shu)(shu)據(ju)處(chu)理系統:傅里葉(xie)變換紅外光譜儀數(shu)(shu)(shu)據(ju)處(chu)理系統的(de)(de)核(he)心是計算機,功(gong)能(neng)是控制儀器的(de)(de)操(cao)作,收(shou)集數(shu)(shu)(shu)據(ju)和處(chu)理數(shu)(shu)(shu)據(ju)。
二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理
光(guang)(guang)源發(fa)出(chu)的(de)光(guang)(guang)被分(fen)(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi)(類似半透半反鏡)分(fen)(fen)為(wei)兩(liang)(liang)束(shu)(shu),一束(shu)(shu)經透射到(dao)(dao)達(da)動(dong)鏡,另(ling)一束(shu)(shu)經反射到(dao)(dao)達(da)定鏡。兩(liang)(liang)束(shu)(shu)光(guang)(guang)分(fen)(fen)別經定鏡和動(dong)鏡反射再回(hui)到(dao)(dao)分(fen)(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi),動(dong)鏡以(yi)一恒定速(su)度作直線運動(dong),因而經分(fen)(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)束(shu)(shu)后(hou)的(de)兩(liang)(liang)束(shu)(shu)光(guang)(guang)形成光(guang)(guang)程差,產生干(gan)涉(she)。干(gan)涉(she)光(guang)(guang)在分(fen)(fen)束(shu)(shu)器(qi)(qi)(qi)會合(he)后(hou)通過(guo)樣(yang)(yang)品池,通過(guo)樣(yang)(yang)品后(hou)含有樣(yang)(yang)品信息的(de)干(gan)涉(she)光(guang)(guang)到(dao)(dao)達(da)檢(jian)測器(qi)(qi)(qi),然后(hou)通過(guo)傅里葉變換對信號(hao)進(jin)行處(chu)理,最終得到(dao)(dao)透過(guo)率或(huo)吸光(guang)(guang)度隨波(bo)數或(huo)波(bo)長的(de)紅外吸收光(guang)(guang)譜(pu)圖。
傅里葉紅(hong)外(wai)光譜儀克服了(le)色散(san)型光(guang)譜(pu)儀分辨(bian)能力低、光(guang)能量輸出小(xiao)、光(guang)譜(pu)范圍窄、測量時(shi)間長等缺點。它不僅(jin)可以(yi)測量各種(zhong)氣體、固(gu)體、液體樣(yang)品的吸收(shou)、反(fan)射光(guang)譜(pu)等,而且(qie)可用于短時(shi)間化學反(fan)應(ying)測量。目前,紅外光(guang)譜(pu)儀在電子、化工、醫學等領域均有著廣泛的應(ying)用。