安光所自主研发“傅里叶红外走航监测车”正式交付雄安生态环境局

在干洁的大气中，恒量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。大气污染物的种类很多，目前引起人们注意的有100多种，可分为颗粒状污染物和气态污染物两大类。

日前，合肥研究院安光所研制的傅里叶红外大气移动走航监测车正式交付雄安生态环境局。该走航监测车可监测组分包含400多种大气污染物。是FTIR技术应用于车载走航观测的又一次成功应用。研发团队相继攻克了复杂背景条件下光谱定量解析、抗震性红外光谱仪设计、光谱干扰抑制等系列关键技术，确保了保质保量按时完成项目任务。

傅里叶变换红外光谱技术

它不同于色散型红外分光的原理，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(普通的红外光谱图)。

光源：傅里叶变换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)。

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最大。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。探测器：傅里叶变换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。数据处理系统：傅里叶变换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。

光源发出的光被分束器(类似半透半反镜)分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。

傅里叶变换红外光谱仪根据使用场景不同可分为专业型与多用途型。专业型傅里叶变换红外光谱仪包括了大气环境傅里叶红外光谱仪、太空星载傅里叶光谱仪、化学分析傅里叶红外光谱仪、车载遥感傅里叶变换红外光谱仪等;多功能傅里叶变换光谱仪可以实现多种物质的分析，通常用于实验室对相应样品进行分析。

光谱分析法是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成 和相对含量的方法，是以分子和原子的光谱 学为基础建立起的分析方法。包含三个主要过程：①能源提供能量;②能量与被测物质 相互作用;③产生被检测讯号。光谱法分类 很多，用物质粒子对光的吸收现象而建立起的 分析方法称为吸收光谱法，如紫外-可见吸收 光谱法、红外吸收光谱法和原子吸收光谱法 等。利用发射现象建立起的分析方法称为发射 光谱法，如原子发射光谱法和荧光发射光谱法 等。由于不同物质的原子、离子和分子的能级 分布是特征的，则吸收光子和发射光子的能量也是特征的。以光的波长或波数为横坐标，以 物质对不同波长光的吸收或发射的强度为纵坐 标所描绘的图像，称为吸收光谱或发射光谱。 可利用物质在不同光谱分析法的特征光谱对其 进行定性分析，根据光谱强度进行定量分析。

原子吸收分析法中的光谱干扰又叫光学干扰：主要有谱线抑制和背景干扰两种，是在光谱发射和吸收过程中产生的干扰。主要的解决方法是减小单色器的光谱通带的宽度，从而使元素的共振吸收线与干扰曲线完全分开，只允许共振吸收线通过;采用抑制或校正背景干扰的方法来减小误差：背景吸收校正。

原子吸收分析法中的光学干扰主要有谱线抑制和背景干扰两种，是在光谱发射和吸收过程中产生的干扰。

首先，谱线干扰是指在单色器光谱通带内，除了元素吸收线外，还射入了发射线的临近线或者其他吸收线。在进行元素测定时，仪器中总是不可避免地存在所测元素之外的一些东西，比如空心阴极灯的元素、杂质以及载气元素等，这些物质会产生发射线的临近线，并与待测元素的共振吸收线重叠干扰。此外，试样中与待测元素共振线共存的元素吸收线也会产生重叠干扰，影响测定结果。

其次，非吸收线干扰是一种背景吸收。它指原子化过程中生成的气体分子、氧化物、盐类等对共振线的吸收及微小固体颗粒使光产生散射而引起的干扰。背景干扰主要发生在特征谱较多的远紫外区，是指在原子化过程中，由于分子吸收和固体微粒产生光散射而造成的干扰效应。由于吸收谱线的范围较宽，往往使吸光度增大，产生正误差。它是一种宽带吸收，干扰较严重。

新闻来源：中国科学院合肥物质科学研究院