一、 傅里葉變換紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)組成
傅里葉變換紅外(Fourier Transform Infrared,F(xiàn)TIR)光譜儀主要由紅外光源、分束器、干涉儀、樣品池、探測器、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)等組成,是干涉型紅外光譜儀的典型代表,不同于色散型紅外儀的工作原理,它沒有單色器和狹縫,利用邁克爾遜干涉儀獲得入射光的干涉圖,然后通過傅里葉數(shù)學(xué)變換,把時(shí)間域函數(shù)干涉圖變換為頻率域函數(shù)圖(普通的紅外光譜圖)。
1、光源:傅里葉變換紅外光譜儀為測定不同范圍的光譜而設(shè)置有多個(gè)光源。通常用的是鎢絲燈或碘鎢燈(近紅外)、硅碳棒(中紅外)、高壓汞燈及氧化釷燈(遠(yuǎn)紅外)。
2、分束器:分束器是邁克爾遜干涉儀的關(guān)鍵元件。其作用是將入射光束分成反射和透射兩部分,然后再使之復(fù)合,如果可動鏡使兩束光造成一定的光程差,則復(fù)合光束即可造成相長或相消干涉。
對分束器的要求是:應(yīng)在波數(shù)v處使入射光束透射和反射各半,此時(shí)被調(diào)制的光束振幅最大。根據(jù)使用波段范圍不同,在不同介質(zhì)材料上加相應(yīng)的表面涂層,即構(gòu)成分束器。
3、探測器:傅里葉變換紅外光譜儀所用的探測器與色散型紅外分光光度計(jì)所用的探測器無本質(zhì)的區(qū)別。常用的探測器有硫酸三甘鈦(TGS)、鈮酸鋇鍶、碲鎘汞、銻化銦等。
4、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):傅里葉變換紅外光譜儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī),功能是控制儀器的操作,收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。
二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理
光源發(fā)出的光被分束器(類似半透半反鏡)分為兩束,一束經(jīng)透射到達(dá)動鏡,另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動鏡反射再回到分束器,動鏡以一恒定速度作直線運(yùn)動,因而經(jīng)分束器分束后的兩束光形成光程差,產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池,通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達(dá)檢測器,然后通過傅里葉變換對信號進(jìn)行處理,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。
傅里葉紅外光譜儀克服了色散型光譜儀分辨能力低、光能量輸出小、光譜范圍窄、測量時(shí)間長等缺點(diǎn)。它不僅可以測量各種氣體、固體、液體樣品的吸收、反射光譜等,而且可用于短時(shí)間化學(xué)反應(yīng)測量。目前,紅外光譜儀在電子、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有著廣泛的應(yīng)用。