基(ji)本原理
傅(fu)立葉(xie)變換紅外光譜儀（Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡寫為FTIR Spectrometer）,簡稱為（如(ru)圖1）。它(ta)不同(tong)于色(se)散型(xing)紅(hong)外(wai)分光的(de)原理，是基于對干(gan)涉后的(de)紅(hong)外(wai)光進行傅立業變換的(de)原理而開發的(de)紅(hong)外(wai)光譜儀， 主要由紅(hong)外(wai)光源、光闌、干(gan)涉儀（分束器、動鏡(jing)、定(ding)鏡(jing)）、樣品(pin)室、檢測器以(yi)及各種紅(hong)外(wai)反射鏡(jing)、激光器、控(kong)制(zhi)電路板和電源組成。可以(yi)對樣品(pin)進行定(ding)性(xing)和定(ding)量(liang)分 析，廣(guang)泛應用于醫藥化(hua)工(gong)、地礦(kuang)、石油(you)、煤炭、環(huan)保、海關、寶石鑒定(ding)、刑(xing)偵鑒定(ding)等領域。
圖一
工作原理：
紅外(wai)(wai)線和(he)可(ke)見光(guang)一(yi)樣都(dou)是電(dian)磁(ci)波(bo)(bo)，而紅外(wai)(wai)線是波(bo)(bo)長介于可(ke)見光(guang)和(he)微波(bo)(bo)之間的(de)一(yi)段電(dian)磁(ci)波(bo)(bo)。紅外(wai)(wai)光(guang)又可(ke)依(yi)據波(bo)(bo)長范圍(wei)分(fen)(fen)成近紅外(wai)(wai)、中(zhong)(zhong)紅外(wai)(wai)和(he)遠紅外(wai)(wai)三(san)個波(bo)(bo)區(qu)(qu)(qu)，其(qi)中(zhong)(zhong)中(zhong)(zhong)紅外(wai)(wai)區(qu)(qu)(qu)（2.5～25μm；4000～400cm-1）能很好地(di)反映分(fen)(fen)子(zi)內(nei)部(bu)所進(jin)行的(de)各種物理過(guo)程(cheng)以及分(fen)(fen)子(zi)結(jie)構(gou)方(fang)面(mian)的(de)特征，對解(jie)決分(fen)(fen)子(zi)結(jie)構(gou)和(he)化學(xue)組成中(zhong)(zhong)的(de)各種問(wen)題zui為有效，因(yin)而中(zhong)(zhong)紅外(wai)(wai)區(qu)(qu)(qu)是紅外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)中(zhong)(zhong)應用(yong)zui廣的(de)區(qu)(qu)(qu)域，一(yi)般所說(shuo)的(de)紅外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)大都(dou)是指這一(yi)范圍(wei)。
紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)屬(shu)于(yu)吸收(shou)(shou)光(guang)譜(pu)，是由于(yu)化合物(wu)分子振動時吸收(shou)(shou)特定(ding)波(bo)長的(de)(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)而(er)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)，化學鍵(jian)(jian)振動所吸收(shou)(shou)的(de)(de)(de)(de)紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)的(de)(de)(de)(de)波(bo)長取決于(yu)化學鍵(jian)(jian)動常數和連接在(zai)兩端(duan)的(de)(de)(de)(de)原子折(zhe)合質量，也就是取決于(yu)的(de)(de)(de)(de)結構(gou)特征。這就是紅(hong)外(wai)(wai)光(guang)譜(pu)測定(ding)化合物(wu)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)理論依(yi)據。
紅外光譜作為“分子的指紋”廣泛的用于分子結構和物質化學組成的研究。根據分子對紅外光吸收后得到譜帶頻率的位置、強度、形狀以及吸收譜帶和溫度、聚集狀態等的關系便可以確定分子的空間構型，求出化學建的力常數、鍵長和鍵角。從光譜分析的角度看主要是利用特征吸收譜帶的頻率推斷分子中存在某一基團或鍵，由特征吸收譜帶頻率的變化推測臨近的基團或鍵，進而確定分子的化學結構，當然也可由特征吸收譜帶強度的改變對混合物及化合物進行定量分析。而鑒于紅外光譜的應用廣泛性,繪出紅外光譜的紅外光譜儀也成了科學家們的重點研究對象.
是(shi)根據光的相干(gan)(gan)性原(yuan)理設計的，因此是(shi)一種干(gan)(gan)涉型光譜(pu)(pu)儀(yi)，它主要由光源（硅碳棒，高(gao)壓汞燈），干(gan)(gan)涉儀(yi)，檢測器，計算(suan)機(ji)和記錄(lu)系統組成(cheng)，大多數傅立葉變(bian)(bian)換紅外光譜(pu)(pu)儀(yi)使用了邁克爾(er)遜（Michelson）干(gan)(gan)涉儀(yi)，因此實驗測量的原(yuan)始光譜(pu)(pu)圖(tu)(tu)是(shi)光源的干(gan)(gan)涉圖(tu)(tu)，然后通過(guo)計算(suan)機(ji)對干(gan)(gan)涉圖(tu)(tu)進行快速傅立葉變(bian)(bian)換計算(suan)，從而得(de)到以波(bo)長或波(bo)數為(wei)函數的光譜(pu)(pu)圖(tu)(tu)，因此，譜(pu)(pu)圖(tu)(tu)稱為(wei)傅立葉變(bian)(bian)換紅外光譜(pu)(pu)，儀(yi)器稱為(wei)。
光學原(yuan)理：
圖2是傅立葉變換紅外光譜儀的典型光路系統，來自(zi)紅外(wai)光源的輻射(she)，經過凹面(mian)反射(she)鏡使成(cheng)平行光后進入邁克爾遜干(gan)涉(she)儀(yi)，離(li)開(kai)干(gan)涉(she)儀(yi)的脈動(dong)光束(shu)投射(she)到(dao)一擺動(dong)的反射(she)鏡B，使光束(shu)交(jiao)替(ti)通過樣(yang)品池或參比池，再經擺動(dong)反射(she)鏡C（與B同步），使光束(shu)聚焦到(dao)檢測器上(shang)。
無色散元件(jian)，沒(mei)有(you)夾(jia)縫，故來自光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)有(you)足夠的(de)(de)(de)能量經過干(gan)(gan)涉(she)后(hou)照(zhao)射到(dao)樣品(pin)上然(ran)后(hou)到(dao)達檢測器(qi)(qi)，傅(fu)立葉變(bian)換紅外(wai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜儀(yi)測量部(bu)分的(de)(de)(de)主要核心部(bu)件(jian)是(shi)(shi)(shi)干(gan)(gan)涉(she)儀(yi)，圖3是(shi)(shi)(shi)單束光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)射邁(mai)克爾遜干(gan)(gan)涉(she)儀(yi)時(shi)的(de)(de)(de)工作原(yuan)理圖，干(gan)(gan)涉(she)儀(yi)是(shi)(shi)(shi)由固定(ding)不(bu)(bu)動(dong)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)射鏡M1（定(ding)鏡），可(ke)移動(dong)的(de)(de)(de)反(fan)(fan)射鏡M2（動(dong)鏡）及分光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束器(qi)(qi)B組(zu)成(cheng)，M1和(he)M2是(shi)(shi)(shi)互相垂直(zhi)的(de)(de)(de)平(ping)面反(fan)(fan)射鏡。B以45°角置于M1和(he)M2之間(jian)，B能將(jiang)來自光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束分成(cheng)相等的(de)(de)(de)兩部(bu)分，一(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束經B后(hou)被反(fan)(fan)射，另一(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束則透射通(tong)過B。在(zai)邁(mai)克爾遜干(gan)(gan)涉(she)儀(yi)中(zhong)，當(dang)(dang)來自光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)入射光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)經光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)分束器(qi)(qi)分成(cheng)兩束光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)，經過兩反(fan)(fan)射鏡反(fan)(fan)射后(hou)又匯聚在(zai)一(yi)(yi)起，再投射到(dao)檢測器(qi)(qi)上，由于動(dong)鏡的(de)(de)(de)移動(dong)，使兩束光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)產(chan)生了光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差，當(dang)(dang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差為半(ban)(ban)(ban)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)偶數倍(bei)(bei)時(shi)，發(fa)生相長(chang)干(gan)(gan)涉(she)，產(chan)生明線；為半(ban)(ban)(ban)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)奇數倍(bei)(bei)時(shi)，發(fa)生相消干(gan)(gan)涉(she)，產(chan)生暗線，若光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)程(cheng)差既不(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)半(ban)(ban)(ban)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)偶數倍(bei)(bei)，也不(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)奇數倍(bei)(bei)時(shi)，則相干(gan)(gan)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)強度介于前(qian)兩種情況(kuang)之間(jian)，當(dang)(dang)動(dong)鏡移動(dong)，在(zai)檢測器(qi)(qi)上記錄(lu)的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)余弦變(bian)化，每(mei)移動(dong)四分之一(yi)(yi)波(bo)長(chang)的(de)(de)(de)距離，信(xin)號(hao)則從明到(dao)暗周期性的(de)(de)(de)改變(bian)一(yi)(yi)次，（圖3）
圖2
圖3
在線咨詢