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- 傅里叶红外光谱仪的发展
- 傅里叶红外光谱仪是七十年代发展起来的第三代红外光谱仪的典型代表。它是根据光的相干性原理设计的,是一种干涉型光谱仪,具有优良的特性,完善的功能,并且应用范围极其广泛,同样也有着广泛的发展前景。[查看全部]
傅里叶红外光谱仪的发展
傅里叶红外光谱仪可以同时测定样品所有频率的信息,扫描速度快,分辨率和灵敏度高,也可和多种仪器联用,主要应用于跟踪化学反应过程,分析和鉴别各种化合物和化学键,高聚物的聚集态取向以及表面研究等。
傅里叶红外光谱仪原理
傅里叶红外光谱仪是一种干涉型红外光谱仪,由光学系统、电子电路、计算机数据处理、接口和显示系统等部分组成。其光学系统由光源、动镜、定镜、分束器、检测器等几个主要部分组成。
傅里叶红外光谱仪光源发出一束光,通过分束器、定镜、动镜后形成干涉光透过样品池进入检测器。由于动镜不断运动,使两束光线光程差随动镜移动距离不同,呈周期性变化。样品放在检测器前,由于某种样品对某些频率的红外光吸收,使检测器接收到的干涉光强度发生变化,从而得到各种样品的干涉图。借助傅里叶变换函数,将光强随动镜移动距离变化的干涉图转换为光强随频率变化的频域图,这一变化过程通过计算机完成,Z后得到红外吸收光谱图。
傅里叶红外光谱仪结构
傅里叶红外光谱仪主要由红外光源、分束器、干涉仪、样品池、探测器、计算机数据处理系统、记录系统等组成,是干涉型红外光谱仪的典型代表,不同于色散型红外仪的工作原理,它没有单色器和狭缝,利用迈克尔逊干涉仪获得入射光的干涉图,然后通过傅里叶数学变换,把时间域函数干涉图变换为频率域函数图。
1、光源:傅里叶红外光谱仪为测定不同范围的光谱而设置有多个光源。通常用的是钨丝灯或碘钨灯(近红外)、硅碳棒(中红外)、高压汞灯及氧化钍灯(远红外)。
2、分束器:分束器是迈克尔逊干涉仪的关键元件。其作用是将入射光束分成反射和透射两部分,然后再使之复合,如果可动镜使两束光造成一定的光程差,则复合光束即可造成相长或相消干涉。对分束器的要求是:应在波数v处使入射光束透射和反射各半,此时被调制的光束振幅Zda。根据使用波段范围不同,在不同介质材料上加相应的表面涂层,即构成分束器。
3、探测器:傅里叶红外光谱仪所用的探测器与色散型红外分光光度计所用的探测器无本质的区别。常用的探测器有硫酸三甘钛(TGS)、铌酸钡锶、碲镉汞、锑化铟等。
4、数据处理系统:傅里叶红外光谱仪数据处理系统的核心是计算机,功能是控制仪器的操作,收集数据和处理数据。
傅里叶红外光谱仪的特点
傅里叶红外光谱仪的优势:
1、多路优点,夹缝的废除大大提高了光能利用率。样品置于全部辐射波长下,因此全波长范围下的吸收必然改进信噪比,使测量灵敏度和准确度大大提高。
2、分辨率提高,分辨率决定于动镜的线性移动距离,距离增加,分辨率提高。
3、波数准确度高。由于引入激光参比干涉仪,用激光干涉条纹准确测定光程差,从而使波数更为准确。
4、测定的光谱范围宽。
5、扫描速度极快,在不到1s时间里可获得图谱,比色散型仪器高几百倍。
傅里叶红外光谱仪的缺陷:
1、样品制作比较麻烦,并且会破坏样品原本形态或表面污染。因此就不能应用在一些如对珠宝,钻石,纸 币,邮票,笔迹等的真伪鉴定上了。针对这些缺陷,漫反射傅里叶变换红外光谱技术和衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术很好的解决了这一问题。
2、红外光谱的定性分析时要将测得的图谱与已知样品图谱或标准图谱进行对比,而同一化合物在不同状态,不同溶剂中都会显出不同的光谱,此外,浓度、温度、样品纯度、仪器的分辨率等因素对分析结果也有影响。因此红外光谱的解析十分的复杂,并且工作量十分的大。
随着计算机技术的发展,红外光谱定性分析实现了计算机检索和辅助光谱分析,但是,这种检索能力受到存储数据量的限制,因为新合成的化合物越来越多,建立图谱库的工作量越来越大。
傅里叶红外光谱仪发展趋势
由于傅里叶红外光谱仪应用的广泛性,得到了许多科技工作者以及各国厂家的关注及推崇。近年来他们对其光源、干涉仪、检测器及数据处理等各系统进行了大量的研究和改进,使之日趋完善。如仪器精密度的提高,红外光谱仪在分辨率和扫描速度等方面达到了很高的指标。红外光谱仪的调整、控制、测试及结果的分析大部分由计算机完成。虽然相对于之前的红外光谱仪而言,傅里叶红外变换红外光谱仪有了很大的提高。
现在人们开始研究一种称之为辅助红外光谱解析的方法,这是一种人工智能技术,它能根据未知物图谱中吸收带的特征频率、强度及形状等信息,利用计算机进行演绎推理,完成对未知物官能团的分析。目前仍处于研究阶段。相信不久的将来,会开发出在解析化学结构方面具有完善功能的计算机人工智能系统。
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傅里叶红外光谱仪的原理
傅里叶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,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。
红外光谱简介
红外线和可见光一样都是电磁波,而红外线是波长介于可见光和微波之间的一段电磁波。红外光又可依据波长范围分成近红外、中红外和远红外三个波区,其中中红外区(2.5~25μm;4000~400cm-1)能很好地反映分子内部所进行的各种物理过程以及分子结构方面的特征,对解决分子结构和化学组成中的各种问题Z为有效,因而中红外区是红外光谱中应用Z广的区域,一般所说的红外光谱大都是指这一范围。
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红外光谱属于吸收光谱,是由于化合物分子振动时吸收特定波长的红外光而产生的,化学键振动所吸收的红外光的波长取决于化学键动力常数和连接在两端的原子折合质量,也就是取决于的结构特征。这就是红外光谱测定化合物结构的理论依据。
红外光谱作为“分子的指纹”广泛的用于分子结构和物质化学组成的研究。根据分子对红外光吸收后得到谱带频率的位置、强度、形状以及吸收谱带和温度、聚集状态等的关系便可以确定分子的空间构型,求出化学建的力常数、键长和键角。
从光谱分析的角度看主要是利用特征吸收谱带的频率推断分子中存在某一基团或键,由特征吸收谱带频率的变化推测临近的基团或键,进而确定分子的化学结构,当然也可由特征吸收谱带强度的改变对混合物及化合物进行定量分析。而鉴于红外光谱的应用广泛性,绘出红外光谱的傅里叶红外光谱仪也成了科学家们的zhong点研究对象。
傅里叶红外光谱仪工作原理
傅里叶红外光谱仪是根据光的相干性原理设计的,因此是一种干涉型光谱仪,它主要由光源(硅碳棒,高压汞灯),干涉仪,检测器,计算机和记录系统组成,大多数傅里叶红外光谱仪使用了迈克尔逊干涉仪,因此实验测量的原始光谱图是光源的干涉图,然后通过计算机对干涉图进行快速傅里叶变换计算,从而得到以波长或波数为函数的光谱图,因此,谱图称为傅里叶红外光谱,仪器称为傅里叶红外光谱仪。
傅里叶红外光谱仪的典型光路系统,来自红外光源的辐射,经过凹面反射镜使成平行光后进入迈克尔逊干涉仪,离开干涉仪的脉动光束投射到一摆动的反射镜B,使光束交替通过样品池或参比池,再经摆动反射镜C(与B同步),使光束聚焦到检测器上。
傅里叶红外光谱仪无色散元件,没有夹缝,故来自光源的光有足够的能量经过干涉后照射到样品上然后到达检测器,傅里叶红外光谱仪测量部分的主要核心部件是干涉仪,干涉仪是由固定不动的反射镜M1(定镜),可移动的反射镜M2(动镜)及分光束器B组成,M1和M2是互相垂直的平面反射镜。分光束器以45°角置于M1和M2之间,分光束器能将来自光源的光束分成相等的两部分,一半光束经分光束器后被反射,另一半光束则透射通过分光束器。
在迈克尔逊干涉仪中,当来自光源的入射光经光分束器分成两束光,经过两反射镜反射后又汇聚在一起,再投射到检测器上,由于动镜的移动,使两束光产生了光程差,当光程差为半波长的偶数倍时,发生相长干涉,产生明线;为半波长的奇数倍时,发生相消干涉,产生暗线,若光程差既不是半波长的偶数倍,也不是奇数倍时,则相干光强度介于前两种情况之间,当动镜联系移动,在检测器上记录的信号余弦变化,每移动四分之一波长的距离,信号则从明到暗周期性的改变一次。
傅里叶红外光谱仪测量中,主要由两步完成:diyi步,测量红外干涉图;第二步,通过计算机对该干涉图进行快速傅里叶变换计算,从而得到以波长或波数为函数的频域谱,即红外光谱图。
傅里叶红外光谱仪的主要特点
信噪比高:
傅里叶红外光谱仪所用的光学元件少,没有光栅或棱镜分光器,降低了光的损耗,而且通过干涉进一步增加了光的信号,因此到达检测器的辐射强度大,信噪比高。
重现性好:
傅里叶红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理,避免了电机驱动光栅分光时带来的误差,所以重现性比较好。
扫描速度快:
傅里叶红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的,得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果,而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒,而色散型红外光谱仪则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围,一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
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傅里叶红外光谱仪的结构
傅里叶红外光谱仪利用不同化合物对红外光吸收率不同的物理原理,为人们分析物质结构和组成提供了全新的方法,分析的结果也更加精确。
傅里叶红外光谱仪组成部分
一台完整的傅里叶红外光谱仪由光学台和计算机(含打印机)组成,光学台主要包括光源、干涉仪、检测器以及样品室、光阑、氦氖激光器、电路板、各种红外反射镜等。在一台较高级的傅里叶红外光谱仪上,只要通过更换光源、干涉仪的分束器以及检测器等简单操作,就可使仪器从中红外光谱工作范围拓展至近、远红外光谱工作范围。
目前,计算机不但安装有对检测器传送过来的信号进行傅里叶变换处理的软件,还安装有对形成的红外谱图进行分析处理的软件,这些软件的操作都已高度智能化,非常便于傅里叶红外光谱仪使用者使用。
傅里叶红外光谱仪的红外光源
红外光源应能发射高强度连续稳定的红外光,中红外光源主要有能斯特灯、硅碳棒光源以及陶瓷光源。
能斯特灯是由氧化锆、氧化钇、氧化钍混合物烧结而成的中空棒或实心棒,其两端绕有铂丝作为电极,工作时不用水冷却,发出的光强较强,但机械强度较差,使用前需预热。
硅碳棒是一种SiC(硅碳)烧结的两端粗中间细的实心棒,传统硅碳棒的优点是光源能量高、功率大、发光面积大、较坚固;缺点是耗能高,热辐射强,使用时其两端需要用水冷却电极接触点,目前已基本不用。经改进的硅碳棒光源,虽然发光面积小,但红外光强,而且热辐射很弱,不需要水冷却。
陶瓷光源是陶瓷器件保护下的镍铬铁合金线光源,早期的陶瓷光源为水冷却光源,现在使用的基本改为空气冷却光源。
由于50cm-1以下远红外区域大部分化合物基本没有吸收谱带,而硅碳棒光源、陶瓷光源基本能覆盖整个中红外波段范围及大部分远红外区域,因此可用作中、远红外光谱测定的光源。如果需要测定50~10cm-1远红外区间的远红外光谱,则使用高压汞弧灯光源。测试近红外光谱使用的光源是卤钨灯或石英卤素灯,石英卤素灯也叫白光光源。
红外光源是有使用寿命的,为延长红外光源的使用寿命,现在有的仪器公司将光源的能量设置为可自动调节的三挡,当傅里叶红外光谱仪不工作时,光源的能量自动调节为Zdi挡;当傅里叶红外光谱仪工作时,光源的能量自动调节为中挡;当使用红外附件时,为提高信噪比,光源的能量自动调节为Zgao挡。通过这些方式的调节,可大大延长红外光源的使用寿命。
傅里叶红外光谱仪的干涉仪
干涉仪是傅里叶红外光谱仪的核心部分,是傅里叶红外光谱仪与色散或光栅型红外光谱仪Z为区别的器件,傅里叶红外光谱仪的性能指标主要由干涉仪决定。
虽然干涉仪的设计原理均基于迈克尔逊干涉仪,基本组件包括动镜、固定镜和分束器,但为提高傅里叶红外光谱仪的性能指标,各仪器公司开发出具有ZL技术的各种干涉仪,促使干涉仪的种类和性能不断发展。目前,干涉仪的主要种类有:空气轴承干涉仪、机械轴承干涉仪、皮带移动式干涉仪、双动镜机械转动式干涉仪、双角镜耦合干涉仪、动镜扭摆式干涉仪、角镜型迈克尔逊干涉仪、角镜型楔状分束器干涉仪、悬挂扭摆式干涉仪等。
干涉仪的性能除了受其设计结构影响外,受到分束器种类的影响也很大,根据迈克尔逊干涉仪工作原理,分束器应能将一束红外光分裂为相同的两部分,50%光通过分束器,50%光被分束器反射,不同种类分束器对不同波数范围的分光效果是不同的。
目前常用的中红外分束器是在溴化钾或碘化铯基片上镀上1μm厚的锗薄膜,分别制成KBr/Ge分束器和CsI/Ge分束器,两种分束器均很容易吸潮而损坏,其中CsI/Ge分束器比KBr/Ge分束器更容易吸潮。
傅里叶红外光谱仪测量远红外光谱常用的分束器有两种,一种是聚酯薄膜分束器,另一种是固体基质分束器。由于远红外光的波长较长,当远红外光通过聚酯薄膜分束器时,会发生干涉,因此测量远红外光谱时,不同远红外区域所需聚酯薄膜分束器的厚度求是不一样的,对于绝大多数固体或液体化合物,使用6.25μm厚度的即可满足要求;固体基质分束器的测量范围为650~50cm-1,也完全满足绝大多数固体或液体化合物的远红外光谱测量。
傅里叶红外光谱仪的检测器
傅里叶红外光谱仪检测器用于检测干渋光通过试样后剩余能量的大小,要求具有较高的灵敏度、较快的响应速度和较宽的响应波数范围。目前中红外光谱常用的检测器主要有DTGS检测器和MCT检测器。
DTGS检测器由氘代硫酸三甘肽晶体(DTGS)制成,将DTGS晶体切成几十微米厚的薄片,再从薄片引出两个电极连通前置放大器,信号经前置放大器放大后并进行模数转换,再发送到计算机进行傅里叶变换,DTGS晶体越薄,灵敏度越高。DTGS晶体易受潮而损坏,其外部需用红外窗片密封保护,因此根据密封材料,又将其分为DTGS/KBr、DTGS/CsI和DTGS/KRS-5检测器。
MCT检测器由半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合制成,根据两种化合物含量比例,又分为MCT/A、MCT/B、MCT/C三种,MCT/A检测器比MCT/B、MCT/C检测器的灵敏度高,响应速度也较快。傅里叶红外光谱仪MCT检测器使用的波数范围比DTGS检测器窄一些,但灵敏度和响应速度都比DTGS检测器好,可是使用比较麻烦,需要液氮冷却。
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傅里叶红外光谱仪的特点
傅里叶红外光谱仪,相信大家都不陌生。它凭借着自身的强大优势取代了传统的分光光谱仪在电子、化学、医学和食品等行业领域上有着广泛的应用。尤其是在食品行业的真假辨别和有害残留物的检测中起到重要的作用,为人们带来健康安全的食品提供保证。
傅里叶红外光谱仪的特点
1、扫描速度快
傅里叶红外光谱仪的扫描速度比色散型仪器快数百倍,而且在任何测量时间内都能获得辐射源的所有频率的全部信息,即所谓的“多路传输”。对于稳定的样品,在一次测量中一般采用多次扫描、累加求平均法得干涉图,这就改善了信噪比。在相同的总测量时间和相同的分辨率条件下,傅里叶变换红外光谱法的信噪比比色散型的要提高数十倍以上。
2、具有很高的分辨率
分辨率是红外光谱仪的主要性能指标之一,指光谱仪对两个靠得很近的谱线的辨别能力。傅里叶红外光谱仪均有多档分辨率值供用户据实际需要随选随用。
3、波数精度高
波数是红外定性分析的关键参数,因此仪器的波数精度非常重要。因为干涉仪的动镜可以很精确地驱动,所以干涉图的变化很准确,同时动镜的移动距离是He-Ne激光器的干涉纹测量的,从而保证了所测的光程差很准确,因此在计算的光谱中有很高的波数精度和准确度,通常可到0.01cm-1。
4、极高的灵敏度
色散型红外分光光度计大部分的光源能量都损失在入口狭缝的刀口上,而傅里叶红外光谱仪没有狭缝的限制,辐射通量只与干涉仪的平面镜大小有关,在同样的分辨率下,其辐射通量比色散型仪器大得多,从而使检测器接受的信噪比增大,因此具有很高的灵敏度,由于此优点,使傅里叶红外光谱仪特别适合测量弱信号光谱。
5、研究光谱范围宽
一台傅里叶红外光谱仪只要用计算机实现测量仪器的元器件(不同的分束器和光源等)的自动转换,就可以研究整个近红外、中红外和远红外区的光谱。
傅里叶红外光谱仪的主要优势
1、yi流的配备系统
傅里叶红外光谱仪厂家为了保证其应用中的高稳定性、高极ng准性和高适用性,在设备系统的配备上安装Zyou质yi流的光学系统再兼配上Zgao灵敏的检测器,很大程度上提高了傅里叶红外光谱仪的应用效果和满足更多行业的应用需求。
2、优越的产品性能
傅里叶红外光谱仪不仅配备有Zyou系统而且其优越的产品性能也是其他光谱仪望尘莫及的。尤其是它在获得辐射源的频率信息上不仅快而且详全。并且傅里叶红外光谱仪在分辨率和波数的精度也是非常高的,可达到光谱的范围也相当宽广。因此对于一些化合物的检测非常有益。
3、wan美的应用体验
傅里叶红外光谱仪除了以上两大优势之外,其操作的简单性、日常的维护的花费成本的低廉性以及所使用周期的较长性等都能使应用者感到非常有价值、wan美的使用体验。
傅里叶红外光谱仪作为科研领域不可或缺的分析测试工具。但目前市场中傅里叶红外光谱仪品牌繁多,采购者在进行选择时注意对比傅里叶红外光谱仪价格哪家好以及设备品质哪家强,以保障Z好的使用权益。
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傅里叶红外光谱仪的操作
傅里叶红外光谱仪,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,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。
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,纯度应符合商业规格>98%,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适当,以使傅里叶红外光谱仪光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
傅里叶红外光谱仪样品处理方法
1、气体样品
傅里叶红外光谱仪气体样品,可将它直接充入已抽成真空的样品池内,常用样品池长度约在10cm以上,对衡量分析来说,采用多次反射使光程折叠,从而使光束通过样品池全长的次数达数十次。
2、液体和溶液样品
傅里叶红外光谱仪纯液体样品可直接滴入两窗片之间形成薄膜后形成测定,可以消除由于加入溶剂而引起的干扰,但会呈现强烈的分子间氢键及缔和效应。
对于溶液,必须注意两点:
制成池窗及样品池的材料必须与所测量的光谱范围相匹配。
应正确选择溶剂,对溶剂的要求是:对样品有良好的溶解度;溶剂的红外吸收不干扰测定,溶剂选择取决于所研究的光谱区。CCl4(测定范围4000~1300cm-1)和CS2(测定范围1300~650cm-1),若样品不溶于二者,则可CHCl3或CH2Cl2等,水不做溶剂,因为它本身有吸收,且会侵蚀池窗,因此样品必须干燥。配成的溶液一般较稀,约10%,这有利于测定。
3、固体样品
傅里叶红外光谱仪固体样品可以采用溶液法、研糊法和压片法。
溶液法就是将样品在合适溶剂中配成浓度约为5%的溶液后测量。
研糊法即将研细的样品与蜡油调成均匀的糊状物后,涂于窗片上进行测量。此法方便,但不能获得满意的定量结果。
压片法是将约1mg样品与100mg干燥的溴化钾粉末研磨均匀,再在压片机上压成几乎呈透明状的圆片后测量,这种处理技术的优点是:干扰小,容易控制样品浓度,定量结果准确,而且容易保存样品。
为了成功地测试固体样品,必须注意以下两点:
仔细研磨样品,使粉末颗粒足够小。试样颗粒必须均匀分散,且没有水分存在。
傅里叶红外光谱仪操作
1、样品准备
取傅里叶红外光谱仪样品约0.5mg在红外烤灯下充分研磨,再加入干燥KBr粉末约50mg,继续研磨至混合均匀。
2、模具准备
将干燥器中保存的简易模具取出,确认模具洁净。若其表面不洁净,可用棉花沾少许无水乙醇轻轻擦拭(不可用力,以免模具表面被划伤),然后在红外灯下干燥。
3、制片方法
将试样与纯KBr混合粉末置于模具中,用(5~10)×10^7Pa压力在油压机上压成透明薄片,即可用于测定。试样和KBr都应经干燥处理,研磨到粒度小于2微米,以免散射光影响。
傅里叶红外光谱仪样品制备注意事项
1、制备样品一定要干燥,干燥不充分的样品可以在红外灯下烘烤1小时左右。傅里叶红外光谱仪样品研磨要充分,否则会损伤模具。
2、所有用具应保持干燥、清洁;使用前可以用脱脂棉蘸酒精小心擦拭。
3、压片过程应在红外灯照射下进行。
4、操作过程中应保持模具表面干燥、清洁;防止样品腐蚀模具(KBr对模具表面腐蚀很严重)
5、易吸水和潮解的样品不宜用压片法。
6、KBr在粉末状态下极易吸水、潮解,应放在干燥器中保存,定期在干燥箱中110℃或在真空烘箱中恒温干燥2小时。
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傅里叶红外光谱仪的应用
傅里叶红外光谱仪由迈克耳逊干涉仪和数据处理系统组合而成,可以对样品进行定性和定量分析,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。
傅里叶红外光谱仪在临床医学和药学方面的应用
鉴于每个化合物都有自己独特的红外光谱,除特殊情况外,目前尚未发现两种不同的化合物具有相同的红外光谱,所以红外光谱为药品质量的监测提供了快速准确的方法。如药材天麻、阿胶,西药红霉素、环磷酰胺的监测和抗肝炎药联笨双酯同质异晶体的研究。傅里叶红外光谱仪在临床疾病检测方面也有广泛的应用,如利用红外光谱法对冠心病、动脉硬化、糖尿病、癌症的检测。
恶性肿瘤是一种严重危害人类身心健康并消耗大量YL卫生资源的疾病,由于目前缺乏有效的对晚期癌症的ZL手段,肿瘤的早期诊断对延长患者的生存时间和提高生活质量具有重要的意义。傅里叶红外光谱仪可以提供有关分子结构和变化的多种信息,能在分子水平对细胞组织的改变做出反映,是行之有效的肿瘤早期检测的手段,较传统的肿瘤手段而言,具有快速,准确,客观等特点;甚至可以通过光纤附件,实现肿瘤的原位、在体、实时检测和诊断。
傅里叶红外光谱仪在化学、化工方面的应用
在该方面的应用又可分为表面化学、催化化学和石油化学方面的应用。
1、在表面化学研究中的应用
红外光谱技术在表面化学研究中的应用具有两个鲜明特征:
①继续不断地开发表面与薄膜的原位和实时红外分析技术。根据报道已有一种适用于原位和同时红外分析的傅里叶红外光谱仪扩散反射室。
②以红外吸附光谱(IRAS),ATR FT-IR和IR反射光谱为代表的红外光谱技术广泛地应用于研究自组织膜和L-B膜。如应用IR反射光谱研究薄膜,测定组织薄膜的厚度、成分和结构。
2、在催化化学研究中的应用
①扩散反射红外光谱傅里叶变换光谱(DR IFTS)的应用报道特别突出,其次是IRAS。DR IFTS用于监控催化剂表面吸附化合物的分解动力学。IRAS的典型应用实例包括研究CO在Pd催化剂表面的氧化反应动力学,以及研究NO和CO在Pd和Pd-SiO2表面的共吸附现象。
②原位红外光谱技术除了依然应用普通的原位红外光谱技术研究催化反应过程外,还应用于原位反射/吸附红外光谱研究催化剂表面的点位阻塞效应。另外产生了大量新的与原位红外光谱技术相配合的附件装置。
3、在石油化学研究中的应用
傅里叶红外光谱仪在石油化学中的应用是一个十分广泛的领域,如在重油的组成、性质与加工方面,应用IR表面自硅胶色谱得到的胶质和沥青质。红外光谱仪在润滑油及其应用方面的进展体现在:用于鉴别未知油品和标定润滑油的经典物理性质(如粘度、总酸值、总碱值);被纳入以设备状态监测为目的的油液分析计划,用于表征在用油液的降解和污染程度;油润滑表面摩擦化学过程及产物的原位监测与表征。
傅里叶红外光谱仪应用于轻质油品生产控制和性质分析方面的主要进展包括:应用红外光谱预测汽油的辛烷值,应用IR测定汽油中含氧化合物的含量。此外,还应用ATR FT-IR与GC联用测定汽油中的芳烃的含量。
傅里叶红外光谱仪在环境分析中的应用
用气相色谱-傅里叶变换红外联用技术测定水中的污染物,结合了毛细管气相色谱的高分辨能力和傅里叶红外光谱快速扫描的特点,对GC-MS不能鉴别的异构体,提供了完整的分子结构信息,有利于化合物官能团的判定。
运用傅里叶变换红外遥感技术,可以测定工业大气空间的特性。由于控制汽油质量与保护环境密切相关,应用美国HP GC/IRP/MS测定汽油中的甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、特丁醇、苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯等,其准确度为1%,相对偏差为0.155%。应用傅里叶红外光谱仪可以定量分析气态烃类混和物,对于测定水中的石油烃类,非色散红外法已成为我国环境监测的标准方法。
傅里叶红外光谱仪在半导体和超导材料等方面的应用
在此方面的应用主要有:分析铀原子与CO和CO2反应产物的基体红外光谱,研究了铀-钍-镍-锡变性锰铝铜强磁性合金的远红外性质。分析C60填料笼形包含物的红外和拉曼光谱。用反射傅里叶变换红外显微光谱法测定有机富油页岩中海藻化石。
此外,傅里叶红外光谱仪在其传统领域——物质结构分析、热力学状态分析、热/动力学过程分析与表征也有着不同程度的进展。
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傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪逐渐进入公众视野,并被许多行业的专业人士使用。耐热,耐磨的傅里叶变换红外光谱仪受到许多消费者的青睐和喜爱,它可以在高温和高温下工作,而且操作非常方便。
傅里叶变换红外光谱仪发展史
红外光谱的研究早在19世纪后期就已开始,而红外光谱仪的研制可追溯至20世纪初期。1908年Cobleltz制备和应用了以氯化钠晶体为棱镜的红外光谱仪,1910年Wood和Trowbridge研制了小阶梯光栅红外光谱议,1918年Sleator和Randall研制出高分辨仪器。
直至20世纪40年代光谱工作者才开始研究双光束红外光谱议,1944年诞生了世界上diyi台红外光谱仪(早期称红外分光光度计)。
Thermo Scientific Nicolet RaptIR 傅立叶变换红外显微镜(点击图片查看更多产品详情)
1950年开始商业化生产名为Perkin-Elmer21的双光束红外光谱议,其色散元件为氯化钠(或溴化钾)晶体制成的棱镜,因此通常称为棱镜分光的红外光谱仪。与单光束光谱仪相比,双光束红外光谱仪不需要由经专门训练的光谱工作者操作就能获得较好的谱图,因此Perkin-E1mer21很快在美国畅销,它使红外分析技术进入实际应用阶段,成为diyi代红外光谱仪。
20世纪60年代,随着光栅技术的发展,光栅衍射分光技术取代棱镜分光技术被应用于红外光谱仪,产生第二代红外光谱仪——光栅分光红外光谱仪,其测量波长范围、分辨率等方面性能远优于棱镜分光红外光谱仪,但光栅分光红外光谱仪在远红外区分出的光能量仍很弱,光谱质量较差,测定速度较慢,动态跟踪实验以及与其它仪器的联用技术仍然无法实现。
随着计算机技术的飞速发展,第三代红外光谱仪——干涉分光傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)诞生于20世纪70年代,它无分光系统,一次扫描可得全范围光谱,因具有高光通量、测定快速灵敏、分辨率高、信噪比高等诸多优点,迅速取代棱镜和光栅分光红外光谱仪。至80年代中后期,世界上生产红外光谱仪的主要厂商基本停止棱镜和光栅分光红外光谱仪的生产,集中精力于傅里叶变换红外光谱仪的研制,不断推出更为新型、先进的傅里叶变换红外光谱仪。
傅里叶变换红外光谱仪工作原理
傅里叶变换红外光谱仪是根据光的相干性原理设计的,因此是一种干涉型光谱仪,它主要由光源(硅碳棒,高压汞灯),干涉仪,检测器,计算机和记录系统组成,大多数傅里叶变换红外光谱仪使用了迈克尔逊干涉仪,因此实验测量的原始光谱图是光源的干涉图,然后通过计算机对干涉图进行快速傅里叶变换计算,从而得到以波长或波数为函数的光谱图,因此,谱图称为傅里叶变换红外光谱,仪器称为傅里叶变换红外光谱仪。
傅里叶变换红外光谱仪应用领域
1、化学领域
傅里叶变换红外光谱仪用于许多化学实验或化学操作,用于某些数据处理和数据分析,因为它们的高性能操作程序和它们自己的专业可以广泛用于许多化学环境中。化学操作和实验提供数据支持,允许在整个化学操作实验中进行极其准确的数据收集。
2、环境领域
面对许多户外环境和特殊环境,人们会想到使用傅里叶变换红外光谱仪来分析和记录计算某些数据时,因为它可以在任何环境中Zda化其准确的记录功能,从而使每一个傅里叶变换红外光谱仪记录的数据可以非常准确地记录。
3、生物领域
与化学领域类似,傅里叶变换红外光谱仪也用于生物领域。生物领域的操作范围很广。因此,许多生物工业专家使用傅里叶变换红外光谱仪进行某些操作分析。为了分析和记录,它不再是一种新兴的设备和设备,在面对复杂的生物工业时,它已被公众广泛认可。
傅里叶变换红外光谱仪为什么受欢迎
1、不破坏样品
很多设备对样品进行检测的时候会对其造成不同程度的损坏,但是傅里叶变换红外光谱仪因为在检测的时候不用将样品进行分离与制样,而且对样品的大小与形状方面也没有特殊的规定,所以,在进行光谱检查的时候能做到无损检测,因此,对于珠宝、钻石、邮票、纸 币等一些贵重样品检测时亦不会产生破坏性。
2、不用干燥样品
有些样品本身带有水分,很多检测设备需要对样品先做干燥处理,但是傅里叶变换红外光谱仪在检测的时候因为能够获得官能团与化合物在微曲空间分布的红外光谱图像,而且其衰减全反射也不用透过样品信号,所以即便是带有水分的样品也可以正常检测。
3、检测灵敏度度高
傅里叶变换红外光谱仪具有很高的灵敏度,检测点可以以微米为单位,所以在检测的时候只要很小的区域就能做出精确的测量,再通过红外光谱数据库进行检索并对化学官能团进行辅助分析就能准确的确定样品的种类和性质。
正因为傅里叶变换红外光谱仪在检测的时候能确保不损坏样品,所以现在越来越多的行业会选择傅里叶变换红外光谱仪来对样品进行光谱测量。如果企业需要自购一套设备对样品做检测,那么不妨先了解傅里叶变换红外光谱仪Zdi价,然后再跟进综合对比进行选购。
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