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(diào)頻和傅里葉變換原理進(jìn)行光譜分析的高精度儀器。其結(jié)構(gòu)與工作原理可以詳細(xì)闡述如下：
一、結(jié)構(gòu)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(yuǎn)紅外)等。
光闌：用于控制進(jìn)入干涉儀的光束寬度和強(qiáng)度，確保測量的準(zhǔn)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(dá)動鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。兩束光在通過樣品后形成一定的光程差，再復(fù)合產(chǎn)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(qiáng)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(chǎn)生吸收光譜。
檢測器：用于測量干涉圖的強(qiáng)度，并將其轉(zhuǎn)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(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：對檢測器輸出的電信號進(jìn)行傅里葉變換處理，將時域信息轉(zhuǎn)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(jìn)入干涉儀系統(tǒng)。
干涉儀產(chǎn)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(fù)合產(chǎn)生干涉光。
樣品吸收特定波長的紅外光：干涉光進(jìn)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(chǎn)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(zhuǎn)換為電信號：干涉圖案被檢測器接收并轉(zhuǎn)換為電信號。
傅里葉變換處理：計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對電信號進(jìn)行傅里葉變換處理，將時域信息轉(zhuǎn)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(xué)物質(zhì)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(dá)檢測器的輻射強(qiáng)度大，信噪比高。
重現(xiàn)性好：傅里葉變換對光的信號進(jìn)行處理，避免了電機(jī)驅(qū)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(jìn)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(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、藥學(xué)、環(huán)保、寶石鑒定、刑偵鑒定等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
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