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红外光谱仪的原理与结构图

作者: 来源: 日期:2015-12-6 10:26:54 人气:11

红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪一般分为两类,一种是光栅扫描的,属于色散型,它的单色器为棱镜或光栅,属单通道测量。目前很少使用了;另一种是迈克尔逊干涉仪扫描的,称为傅立叶变换红外光谱,它是非色散型的,其核心部分是一台双光束干涉仪。这是目前最广泛使用的。
光栅扫描的是利用分光镜将检测光(红外光)分成两束,一束作为参考光,一束作为探测光照射样品,再利用光栅和单色仪将红外光的波长分开,扫描并检测逐个波长的强度,最后整合成一张谱图。
傅立叶变换红外光谱是利用迈克尔逊干涉仪将检测光(红外光)分成两束,在动镜和定镜上反射回分束器上,这两束光是宽带的相干光,会发生干涉。相干的红外光照射到样品上,经检测器采集,获得含有样品信息的红外干涉图数据,经过计算机对数据进行傅立叶变换后,得到样品的红外光谱图。

傅立叶变换红外光谱具有扫描速率快,分辨率高,稳定的可重复性等特点,目前被广泛使用。

1、色散型红外吸收光谱

光束色散后进入检测器,若交替照射在电偶上的两束光强度相等,热电偶无交变信号输出。当参比光束强度大于测量光束时,热光偶将产生与光强差成正比的交变信号,此信号经放大后将推动参比光束中的光楔使之向减弱参比光束的方向移动,直至两光束相等为止。记录笔与光楔同步移动,光楔所削弱的参比光束的能量就是试样池中所吸收的能量,因而记录笔可以记录下试样的吸收情况。

2、傅里叶变换红外光谱仪

它与色散型红外吸收光谱仪的主要区别在于用迈克尔逊(Michelson)干涉计取代了单色器。如图为迈克尔逊干涉仪


光源发出的光被分束器(类似半透半反镜)分为两束,一束经透射到达动镜,另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器,动镜以一恒定速度作直线运动,因而经分束器分束后的两束光形成光程差,产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池,通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器,然后通过傅里叶变换对信号进行处理,最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。

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