红外显微镜的原理|特点

　　红外显微镜主要由载物台、红外光源、聚光镜、物镜、调焦机构、图像转换管、目镜、摄像头及计算机等组成。目前红外显微镜可以提供两种范围的红外波长，可以满足不同研究工作的需要。

红外显微镜的原理

　　1、系统组成

　　红外显微镜是将红外光谱仪与光学显微镜联用的系统。主要由红外主机、红外显微镜系统和计算机组成。红外显微镜由于其精密性，多采用干涉原理，主要部件包括迈克尔逊干涉仪、显微镜光学系统、检测器等。

　　由红外光源发出的光经分束器分为两束光，一束由动镜经分束器反射到样品后进入检测器;另一束由定镜反射经分束器、样品后到检测器，两束光作用于样品，并在检测器处发生干涉。干涉仪将光源来的信号经过样品后以干涉图的形式送往计算机进行傅里叶变换的数学处理，Z后将干涉图还原为光谱图。

　　2、工作原理

　　样品放置在红外显微镜的载物台上，光谱仪产生光束射向并聚焦到待测样品，可以进行上下高度的光路聚焦。通过调节载物台X轴和Y轴以及调节光栅，可以确定测试的样品以及样品中不同的微区。

　　红外显微镜检测器测量出颗粒的光谱反射光束，从而对样品进行点、线、面的分子水平的扫描，可以快速、自动获得大量的红外光谱图，并把测量点的坐标与对应的红外光谱同时存入计算机。经过一定的数据处理便得到不同化学官能团及化合物在微区分布的三维立体图或平面图，并以彩色图像的形式显示在屏幕上。不同颜色代表该区域某一基团的吸光度不同。

　　通过成分图像分析，可以获得样品的空间分辨红外谱图和某一微小区域内成分图像，从而可以分析样品在各扫描微区的组分及结构特征，因此可以表征样品的结构、官能团的空间分布及其变化等。

　　3、测量方式

　　红外显微镜按其光路系统的差异，一般分为非同轴光路红外显微镜和同轴光路红外显微镜两大类。非同轴光路红外显微镜是较早推出使用的一类红外显微镜，具有透射式和反射式两种操作功能。同轴光路红外显微镜是另一类红外显微镜，也具有透射式和反射式两种操作模式。也可以采用衰减全反射模式，它采用的是硅晶体。

　　根据红外显微镜所测样品的形态、性质和测试要求，可以选择透射、反射、衰减全反射三种测试模式。透射模式是测定样品的主要方法，可提供Z好的信噪比，适应于测试透光性较好的样品，如厚度小于20μm的薄膜、固体切片;反射模式是效率较高的一种测试方法，适应于测定背景比较光亮、光反射较强的样品，如微小颗粒样片;衰减全反射模式，在某些情况下是必不可少的一种测量方法，适应于测定需进行表面成分或表面污染物分析的样品。

红外显微镜的特点

　　红外显微镜的设计目标是收集细微样品的红外光谱而不受周边基质光谱的影响。显微镜可见光设计的考虑涉及放大、分辨率和反差。Z重要的可见光考虑的是分辨率，因为如果没有高分辨率的能力，细微的资料在较高的放大倍数下是不可见的。

　　红外显微镜具有许多功能，通过使用对比增强的变化来收集样品的高质量视觉图象。这些特点，允许在红外显微镜上完成更多的分析。红外显微镜有许多提供Z好的空间分辨率的ZL特征，易使用和灵活的配置。一个高品质的红外显微镜必须有额外的、可见光特性，以提供优质的红外数据。也就是说，获得低品质视觉图像的显微镜也就产生低质量的红外图像。好的红外显微镜既提供了良好的光学(白光)性能以便使用者观察样品，又提供了良好的光谱学性能，从而获得高质量的谱图。

　　红外显微镜应用了很多ZL技术，如从物镜到观察镜的无限光路校正，同时查看样品采集和视觉图象。由于图像信息在校准后的光束中传送，因此无限光路校正提供了高品质的光学和红外后的表现，而不受光学元件如过滤器和偏振片等的影响。同时样品观看和采集特征允许技术人员预览谱图的同时观看样本，确保准确的采样位置从而保证了光谱图的质量。可调光阑允许技术人员采集极小的样品时不受周围基质的干扰。红外显微镜提供多种红外光和可见光物镜，为样品采集提供了一种有效的方式来配置显微镜。

　　红外显微镜一般采用折返式光路系统。只使用一个光阑，而不是使用双光阑，红外光束通过光阑，照射样品后的光束通过反射，又经过同一个光阑到达检测器，这样，可以使衍射光减到Z小。因而所得到的光谱只包含所感兴趣的区间的样品信息，而不受样品区间周围介质的影响。