红外光谱仪工作原理

　　红外光谱仪是光谱仪一种类型，利用物质对不同波长的红外辐射吸收特性，进行结构和化学组成的仪器。红外光谱仪通常由光源，单色器，探测器和计算机处理信息系统组成。

红外光谱仪简介

　　红外光谱仪利用可以吸收不同波长的红外辐射特性，成为分子结构和化学组成分析仪器的重要成员。红外光谱仪通常由光源，单色器，探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同，分为色散型和干涉型。

　　傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，可以对样品进行定性和定量分析，傅立叶红外光谱仪具有信噪比高，重现性好，扫描速度快等优势，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟，该仪器广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。

　　现代科学的不断进步，推动红外光谱仪向更的领域发展，随着仪器数字化程度提升，仪器从内部性能、应用范围到外观设计每个环节都发生了巨大的变化，从初的人工读数逐渐进化为智能化仪表盘，方便使用者更快捷、更准确的完成仪器测量过程。

红外光谱仪的原理

　　电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系，可分为近红外光、中红外光和远红外光。 远红外光(大约400-10 cm^-1)同微波毗邻，能量低，可以用于旋转光谱学。中红外光(大约4000-400 cm^-1)可以用来研究基础震动和相关的旋转-震动结构。更高能量的近红外光(14000-4000 cm^-1)可以激发泛音和谐波震动。

　　红外光谱仪利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。

　　红外光谱法的工作原理是由于震动能级不同，化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量、和Z终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃，必须存在双极子的改变。具体的，在波恩-奥本海默和谐振子近似中，例如，当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近似时，分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模，决定了共振频率。然而，共振频率经过一次近似后同键的强度和键两头的原子质量起来。这样，振动频率可以和特定的键型起来。简单的双原子分子只有一种键，那就是伸缩。更复杂的分子可能会有许多键，并且振动可能会共轭出现，导致某种特征频率的红外吸收可以和化学组起来。常在有机化合物中发现的CH2组，可以以 “对称和非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“上下摇摆”和“扭摆”六种方式振动。

红外光谱仪的基本结构

　　1、光源

　　红外光谱仪光源能发射出稳定、高强度、连续波长的红外光，通常使用能斯特灯、碳化硅或涂有稀土化合物的镍铬旋状灯丝。

　　2、干涉仪

　　迈克耳孙干涉仪的作用是将复色光变为干涉光。中红外干涉仪中的分束器主要是由溴化钾材料制成的;近红外分束器一般以石英和CaF₂为材料;远红外分束器一般由Mylar膜和网格固体材料制成。

　　3、检测器

　　红外光谱仪检测器一般分为热检测器和光检测器两大类。热检测器是把某些热电材料的晶体放在两块金属板中，当光照射到晶体上时，晶体表面电荷分布变化，由此可以测量红外辐射的功率。热检测器有氘代硫酸三甘肽，钽酸锂等类型。光检测器是利用材料受光照射后，由于导电性能的变化而产生信号，Z常用的光检测器有锑化铟、汞镉碲等类型。