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傅立葉紅外光譜儀：原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用詳解
傅立葉紅外光譜儀，又稱為傅立葉變換紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡(jiǎn)寫為FTIR Spectrometer)，是一種基于干涉原理的紅外光譜儀。它通過(guò)測(cè)量樣品對(duì)紅外光的吸收來(lái)確定樣品的組成和結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、寶石鑒定、刑偵鑒定等多個(gè)領(lǐng)域。
一、原理
傅立葉紅外光譜儀的工作原理主要基于分子振動(dòng)光譜學(xué)。一個(gè)分子圍繞其中的原子核振動(dòng)時(shí)，會(huì)在紅外光譜的不同頻率區(qū)域吸收一定量的能量。由于不同化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率是唯一的，因此可以通過(guò)測(cè)量樣品對(duì)紅外光的吸收情況，來(lái)確定分子中存在的化學(xué)鍵和它們的組合方式。
具體來(lái)說(shuō)，光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過(guò)分束器后分為兩束，一束經(jīng)透射到達(dá)動(dòng)鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。這兩束光在分束器處重新會(huì)合，形成干涉光。干涉光通過(guò)樣品后，被探測(cè)器接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。然后，計(jì)算機(jī)對(duì)這些電信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換處理，得到紅外光譜圖。
二、結(jié)構(gòu)
傅立葉紅外光譜儀主要由以下部分組成：
光源：為測(cè)定不同范圍的光譜而設(shè)置有多個(gè)光源，常用的有鎢絲燈(近紅外)、硅碳棒(中紅外)、高壓汞燈及氧化釷燈(遠(yuǎn)紅外)等。
分束器：是邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件，作用是將入射光束分成反射和透射兩部分，然后再使之復(fù)合。
干涉儀：主要由分束器、動(dòng)鏡和定鏡組成，用于產(chǎn)生干涉光。
樣品池：放置樣品的地方，樣品在這里吸收紅外光。
探測(cè)器：常用的探測(cè)器有硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等，用于將干涉光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：用于控制儀器的操作、收集和處理數(shù)據(jù)，并顯示紅外光譜圖。
三、應(yīng)用
傅立葉紅外光譜儀的應(yīng)用非常廣泛，以下是一些主要應(yīng)用領(lǐng)域：
醫(yī)藥化工：用于藥物成分分析、化學(xué)反應(yīng)監(jiān)測(cè)等。
地礦：用于礦物成分分析、巖石結(jié)構(gòu)研究等。
石油：用于石油產(chǎn)品組成分析、質(zhì)量監(jiān)測(cè)等。
環(huán)保：用于監(jiān)測(cè)大氣、水體中的污染物等。
海關(guān)：用于檢測(cè)進(jìn)出口商品的成分和質(zhì)量等。
寶石鑒定：用于鑒定寶石的種類和真?zhèn)蔚取?br />
刑偵鑒定：用于分析物證中的化學(xué)成分等。
此外，傅立葉紅外光譜儀還在表面化學(xué)、催化化學(xué)、石油化學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。例如，在表面化學(xué)研究中，可以利用紅外光譜技術(shù)研究自組織膜和L-B膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；在催化化學(xué)中，可以利用紅外光譜技術(shù)監(jiān)測(cè)催化劑表面的反應(yīng)過(guò)程等。
綜上所述，傅立葉紅外光譜儀以其原理、結(jié)構(gòu)和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，成為了一種重要的分析儀器。它在科研、工業(yè)生產(chǎn)和質(zhì)量檢測(cè)等方面都發(fā)揮著重要作用，為各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)進(jìn)步提供了有力支持。
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