目前主要有兩種紅外光譜儀:色散紅外光譜儀和Fourier(傅立葉)更換紅外光譜儀。1、色散紅外光譜儀色散紅外光譜儀的組成部分與紫外可見分光光度計(jì)相似,但其結(jié)構(gòu)、材料和性能與紫外可見分光光度計(jì)不同。它們的排列順序也略有不同。紅外光譜儀的樣品放置在光源和單色器之間;紫外線-?-可見分光光度計(jì)放在單色器后面。?.?光源?紅外光譜儀中使用的光源通常是通過電加熱發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射的惰性固體。常用的是Nernst燈或硅碳棒。Nernst燈是中空棒和實(shí)心棒,由氧化鋯、氧化鋯和氧化鋯燒結(jié)而成。工作溫度約為1.7萬℃,在這種高溫下高溫下發(fā)射紅外線。但在室溫下是非導(dǎo)體,所以在工作前預(yù)熱。其特點(diǎn)是發(fā)射強(qiáng)度高,使用壽命長(zhǎng),穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是硅碳棒價(jià)格昂貴,機(jī)械強(qiáng)度差,操作不如硅碳棒方便。硅碳棒由碳化硅燒結(jié),工作溫度為1200-1500℃左右。?2?.?由于玻璃、石英等材料不能通過紅外光吸收池,紅外吸收池應(yīng)使用紅外光使用NaCl、KBr、CsI、KRS-5(TlI58%,TlBr窗片由42%等材料制成。NaCl、KBr、CsI材料制成的窗片應(yīng)注意防潮。固體樣品通常與純樣品一起使用KBr將壓片混勻,然后直接測(cè)量。?3?.?單色器單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫組成。常用于色散元件。?**?閃光光柵。由于閃光光柵受到二次光譜的干擾,需要將光柵與用于分離二次光譜的濾光器或前棱鏡結(jié)合起來。?.?檢測(cè)器常用的紅外檢測(cè)器包括高真空熱電偶、熱釋電檢測(cè)器探測(cè)器。高真空熱電偶是利用不同導(dǎo)體形成電路時(shí)的溫差電現(xiàn)象,將溫差轉(zhuǎn)化為電位差。?熱釋電檢測(cè)器以硫酸三苷肽單晶片為檢測(cè)元件。硫酸三苷肽(TGS)它是一種鐵電體,在一定溫度能產(chǎn)生很大的極化反應(yīng),其極化強(qiáng)度與溫度有關(guān),溫度升高,極化強(qiáng)度降低。TGS薄片正面真空渡鉻(半透明),背面鍍金,形成兩個(gè)電極。當(dāng)紅外輻射光照射到薄片上時(shí),溫度升高,TGS極化變化,表面電荷減少,相當(dāng)于釋放部分電荷,通過放大,轉(zhuǎn)換為電壓或電流測(cè)量。?鎘汞檢測(cè)器(MCT檢測(cè)器)由寬頻帶的半導(dǎo)體和半金屬化合物的混合物形成Hg1-xCdx?Te,x≈0.2,改變x值,可獲得不同靈敏度的測(cè)量波段MCT檢測(cè)器。5.?記錄系統(tǒng)二.Fou?rier紅外光譜儀的變換(FTIR)ourier紅外光譜儀的變換沒有色散元件,主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈)、Michelson由干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄儀組成。?核心部分為Michelson干涉儀以干涉圖的形式將光源信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)Fourier變換的數(shù)學(xué)處理,最后將干涉圖還原為光譜圖。?它與色散紅外光度計(jì)的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計(jì)算機(jī)。Fourier紅外光譜儀的變換工作原理示意圖:?儀器中的Michelson干涉儀的作用是將光源發(fā)出的光分成兩個(gè)光束,然后重新組合不同的光程差,造成干擾。當(dāng)兩束光的光程差為時(shí)l/2偶數(shù)倍時(shí),落在探測(cè)器上的相干光相互疊加,產(chǎn)生明線,相干光強(qiáng)度極大;相反,當(dāng)兩束光的光程差為l/2奇數(shù)倍時(shí),落在探測(cè)器上的相干光相互抵消,產(chǎn)生暗線,相干光強(qiáng)度值很小。由于多色光干涉圖等于各種單色光干涉圖的加合,得到了一個(gè)對(duì)稱的干涉圖,中心大,兩側(cè)迅速衰減。?干涉圖包含光源的所有頻率和與該頻率對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息。因此,如果在干涉儀的光路中放置紅外吸收樣品,干涉圖的強(qiáng)度曲線會(huì)因樣品能夠吸收特征波數(shù)的能量而發(fā)生一些變化。包括每個(gè)頻率強(qiáng)度信息的干涉圖可以用于數(shù)學(xué)Fourier計(jì)算每個(gè)頻率的光強(qiáng)率的光強(qiáng),從而獲得普通光譜圖的吸收強(qiáng)度或通過率和波數(shù)變化。Fourier紅外光譜儀譜儀的特點(diǎn):(1)掃描速度極快?Fourier變換器是在整個(gè)掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)量所有頻率的信息,一般只要1s左右。因此,它可以用來測(cè)量不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。色散紅外光譜儀只能在任何時(shí)刻觀察一個(gè)非常窄的頻率范圍,通常需要8、15、30次完整掃描s等。?(2)分辨率通常很高Fourier紅外光譜儀分辨率的變化.1~0.005?cm-1.一般棱鏡儀器分辨率為1萬cm-1處有3?cm-1?,光柵紅外光譜儀的分辨率只有0.2cm-1?。(3)靈敏度高Fourier紅外光譜儀不需要狹縫和單色器,反射鏡大,能量損失小,到達(dá)檢測(cè)器能量大,可檢測(cè)10-1g數(shù)量級(jí)樣品。此外,光譜范圍寬(1000~100?cm-1);測(cè)量精度高,重復(fù)性可達(dá)0.1%;雜散光干擾??;樣品不受紅外聚焦引起的熱效應(yīng)影響。
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