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傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理及應用領域
閱讀：1372 發(fā)布時間：2025-1-23
一、工作原理
傅立葉變換紅外光譜儀(Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡寫為FTIR Spectrometer)，簡稱為傅里葉紅外光譜儀，是一種基于干涉原理的紅外光譜儀。其工作原理主要涉及到紅外光源、邁克爾遜干涉儀、樣品室、檢測器以及計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等多個部分。
紅外光源：傅立葉變換紅外光譜儀通常配備有多個光源，以適應不同光譜范圍的測定需求。常用的光源包括鎢絲燈或碘鎢燈(用于近紅外)、硅碳棒(用于中紅外)以及高壓汞燈和氧化釷燈(用于遠紅外)。這些光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過準直后形成平行紅外光束，進入干涉系統(tǒng)。
邁克爾遜干涉儀：邁克爾遜干涉儀是傅立葉變換紅外光譜儀的核心部件。它使光源發(fā)出的光分為兩束后形成一定的光程差，再使之復合以產(chǎn)生干涉。干涉圖函數(shù)包含了光源的全部頻率和強度信息。分束器是邁克爾遜干涉儀的關鍵元件，它負責將入射光束分成反射和透射兩部分，并使之復合。動鏡以一恒定速度作直線運動，形成光程差，產(chǎn)生干涉。
樣品室：干涉光通過樣品室，與樣品發(fā)生相互作用。樣品中的分子吸收特定波長的紅外光，導致干涉信號發(fā)生變化。這種變化包含了樣品的光譜信息。
檢測器：經(jīng)過樣品后的干涉光到達檢測器，檢測器將干涉信號轉換為電信號。常用的檢測器包括硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等。
計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負責收集、處理和分析檢測器輸出的電信號。通過傅立葉變換算法，將時間域函數(shù)干涉圖轉換為頻率域函數(shù)圖(即普通的紅外光譜圖)。最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長的紅外吸收光譜圖。
二、應用領域
傅立葉變換紅外光譜儀以其高分辨率、高波數(shù)精度和高靈敏度等優(yōu)點，在多個領域得到了廣泛應用。以下是一些主要的應用領域：
醫(yī)藥化工：用于藥物成分分析、化學反應監(jiān)測以及聚合物結構表征等。
地礦：用于礦物成分鑒定、巖石結構分析等。
石油：用于原油成分分析、油品質量控制等。
煤炭：用于煤質分析、煤中官能團檢測等。
環(huán)保：用于大氣污染物監(jiān)測、水質分析等。
寶石鑒定：用于寶石成分分析、真?zhèn)舞b別等。
刑偵鑒定：用于物證分析、毒物檢測等。
此外，傅立葉變換紅外光譜儀還可以用于食品檢測、材料科學研究以及生物醫(yī)學研究等領域。隨著技術的不斷發(fā)展，傅立葉變換紅外光譜儀的應用領域還將不斷拓展和深化。
綜上所述，傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理和廣泛的應用領域，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。通過深入探索其工作原理和應用領域，我們可以更好地利用這一技術為科研和生產(chǎn)服務。