中红外光谱仪维护及故障

中红外（MIR）光谱仪的深度维护策略与典型故障排查指南

在精密表征领域，中红外光谱仪（FT-IR）是实验室的核心设备。由于其光学系统对环境高度敏感，尤其是分束器与窗片多由溴化钾（KBr）等易潮解材料制成，科学的维护流程不仅关乎测试数据的精度，更直接决定了核心光学组件的服役寿命。

环境控制：防潮是设备管理的生命线

中红外光谱仪的“头号天敌”是水蒸气。绝大多数FT-IR使用KBr基底的光学元件，当实验室湿度长期超过50% RH时，分束器表面会发生微观蚀刻，导致光散射增加，能量损失不可逆。

1. 干燥剂状态监控：必须建立周报制度观察仪器自带干燥剂的状态。变色硅胶由蓝变红或分子筛吸湿饱和后，必须立即更换或再生。
2. 连续通电原则：建议仪器保持24小时通电（Standby模式）。干涉仪内部的微量发热有助于维持光学腔的干燥，避免冷凝水雾化。
3. 吹扫系统优化：对于高精度的定量分析，建议配置干燥空气发生器或液氮吹扫系统，将内部水分（H₂O）和二氧化碳（CO₂）的吸附干扰降至最低。

核心组件的预防性维护数据参考

工程师通常通过能量值（Energy Counts）和激光增益（Laser Gain）来预判硬件健康状况。下表列出了关键组件的维护周期与预警指标：

常见故障诊断与排除流程

在日常运行中，故障往往表现为光谱图异常或自检报错。

1. 基线噪声剧增与信噪比劣化 若发现基线出现无规则毛刺，首先应排除振动干扰。若环境安静，则需检查光源。红外光源作为热释电元件，随使用时间增加其发射效率会衰减。此时需进入诊断模式查看能量计数，若数值显著低于出厂标称值的50%，则需考虑更换灯丝。

2. 波数准确度偏移 FT-IR的波长校准依赖于内部的He-Ne激光器。当激光器老化导致输出功率不稳定时，会导致频率采样点漂移。如果标准聚苯乙烯薄膜的特征峰（如3060 cm⁻¹、1601 cm⁻¹）位移超过1 cm⁻¹，必须通过软件进行自动化校准或更换激光模组。

3. 信号饱和（Clipping）与干涉图畸变 当使用高灵敏度的MCT（汞镉碲）探测器时，如果光圈（Aperture）设置过大，会导致探测器过载。表现为干涉图顶部被“削平”，由此得到的傅里叶变换光谱会在基线处出现明显的失真。解决方法是调整光圈大小或加装衰减器。

专业操作进阶：样品附件的日常护理

衰减全反射（ATR）附件已成为目前的主流。金刚石晶体虽坚固，但其底部的光学传输路径仍需保持清洁。每次测试结束后，建议使用异丙醇或正己烷擦拭晶体表面，并观察背景光谱中是否存在残留的有机物特征峰。对于透射测试，压片用的模具和KBr粉末必须在105℃烘箱中干燥处理，否则谱图中3400 cm⁻¹附近的强水峰将掩盖所有羟基分析细节。

通过建立数字化的维护记录表，结合对环境湿度的严苛管控，可以将红外光谱仪的非计划停机率降低85%以上。对于从业者而言，维护不仅是“修故障”，更是通过对能量曲线的变化趋势分析，在故障发生前完成核心损耗件的更替。