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红外光谱分析法实验讲义 红外光谱仪主要有两种类型：色散型和干涉型（傅立叶变换红外光谱 仪）。色散型红外光谱仪是以棱镜或光栅作为色散元件，这类仪器的能量受 到严格限制，扫描时间慢，且灵敏度、分辨率和准确度都较低。随着计算 方法和计算技术的发展，20 世纪70 年代出现新一代的红外光谱测量技术及 仪器——傅立叶变换红外光谱仪。 一、Fou rier 变换红外光谱仪 （FTIR ） Fourier 变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞 灯）、Michelson 干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson 干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行Fourier 变换的 数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区 别在于干涉仪和电子计算机两部分。这种新技术具有很高的分辨率、波数 精度高、扫描速度极快（1 秒内可完成）、光谱范围宽、灵敏度高等优点。 Fourier 变换 红外光谱仪的内部结构： Nicolet 公司的AVATAR 360 FT-IR Fourier 变换 红外光谱仪工作原理： 工作原理：光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图，通过试样 后得到含试样信息的干涉图，由电子计算机采集，并经过快速傅立叶变换， 得到吸收强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。 干涉图从数学观点讲，就是傅立叶变换，计算机的任务是进行傅立叶 逆变换。 Michelson 干涉仪工作原理： 仪器的核心部分是Michelson 干涉仪，如图：M1 和M2 为两块平面镜， 它们直互垂直直放置，固定不动，则可沿图示方向作微小的移动，称为动 镜。在和之间放置一呈45 度角的半透膜光束分裂器BS （beam-splitters ）， 可使 50%的入射光透过，其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干涉 仪后就被光束分裂器分成两束光——透射光1 和反射光2 ，其中透射光1 穿 过BS 被动镜反射，沿原路回到BS 并被反射到达探测器D ，反射光2 则由 固定镜沿原路反射回来通过BS 到达D 。这样，在探测器D 上所得到的 1 光和2 光是相干光。1 光和2 光的光程差为波长的整数倍时，为相长干涉； 分数倍时为相消干涉，动镜连继转动获得干涉图。 Fourier 变换红外光谱仪的特点： （1）扫描速度极快 Fourier 变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有频率的信息，一般只 要1s 左右即可。因此，它可用于测定不稳定物质的红外光谱。而色散型红 外光谱仪，在任何一瞬间只能观测一个很窄的频率范围，一次完整扫描通 常需要8、15、30s 等。 （2 ）具有很高的分辨率 通常Fourier 变换 红外光谱仪分辨率达0.1~0.005 cm-1，而一般棱镜型 的仪器分辨率在1000 cm-1 处有3 cm-1 ，光栅型红外光谱仪分辨率也只有 0.2cm-1 。 （3 ）灵敏度高 因Fourier 变换 红外光谱仪 不用狭缝和单色器，反射镜面又大，故能 量损失小，到达检测器的能量大，可检测10-8g 数量级的样品。除此之外， 还有光谱范围宽（1000~10 cm-1 ）；测量精度高，重复性可达0.1% ；杂散 光干扰小；样品不受因红外聚焦而产生的热效应的影响；特别适合于与气 相色谱联机或研究化学反应机理等。 二、试样的处理和制备 要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须有合 适的样品制备方法。 一、红外光谱法对试样的要求 红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求： （1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应98%或符合商业规格，才便 于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、 萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判 断。 （2 ）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而 且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3 ）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的 透射比处于10%~80%范围内。 二、制样的方法 1 .气体样品 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl 或 KBr 窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。