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红外光谱仪概况

编辑:山东德莱光谱仪有限公司   时间:2014/05/26   字号:
摘要:红外光谱仪概况

红外光谱仪概况
红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同,分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言,当样品吸收了一定频率的红外辐射后,分子的振动能级发生跃迁,透过的光束中相应频率的光被减弱,造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差,从而得到所测样品的红外光谱。
红外光谱仪理论
电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系,可分为近红外光、中红外光和远红外光。 远红外光(大约400-10 cm-1)同微波毗邻,能量低,可以用于旋转光谱学。中红外光(大约4000-400 cm-1)可以用来研究基础震动和相关的旋转-震动结构。更高能量的近红外光(14000-4000 cm-1)可以激发泛音和谐波震动。红外光谱法的工作原理是由于震动能级不同,化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量、和最终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃,必须存在永久双极子的改变。
具体的,在波恩-奥本海默和谐振子近似中,例如,当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近似时,
分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模,决定了共振频率。然而,共振频率经过一次近似后同键的强度和键两头的原子质量联系起来。这样,振动频率可以和特定的键型联系起来。简单的双原子分子只有一种键,那就是伸缩。更复杂的分子可能会有许多键,并且振动可能会共轭出现,导致某种特征频率的红外吸收可以和化学组联系起来。常在有机化合物中发现的CH2组,可以以 “对称和非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“上下摇摆”和“扭摆”六种方式振动。
红外光谱仪原理
傅立叶变换红外光谱仪被称为第三代红外光谱仪,利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉,形成干涉光,再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入红外光谱仪原理图到计算机进行傅立叶变化的数学处理,把干涉图还原成光谱图。

红外光谱仪分类
一般分为两类,一种是光栅扫描的,很少使用;另一种是迈克尔逊干涉仪扫描的,称为傅立叶变换红外光谱,这是目前最广泛使用的。
光栅扫描的是利用分光镜将检测光(红外光)分成两束,一束作为参考光,一束作为探测光照射样品,再利用光栅和单色仪将红外光的波长分开,扫描并检测逐个波长的强度,最后整合成一张谱图。 傅立叶变换红外光谱是利用迈克尔逊干涉仪将检测光(红外光)分成两束,在动镜和定镜上反射回分束器上,这两束光是宽带的相干光,会发生干涉。相干的红外光照射到样品上,经检测器采集,获得含有样品信息的红外干涉图数据,经过计算机对数据进行傅立叶变换后,得到样品的红外光谱图。傅立叶变换红外光谱具有扫描速率快,分辨率高,稳定的可重复性等特点,被广泛使用。

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