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以棱鏡或光柵作色散元件的儀器雖歷史較久且不斷改進(jìn)，但畢竭避限性較大，并因此曾使光電開(kāi)關(guān)紅外光譜的譜學(xué)中處于弱熱。20世紀(jì)80年代發(fā)生了戲劇性變化，由于快速傅里葉變換算法FFT的發(fā)展和推廣，加上電子計(jì)算機(jī)和激光技術(shù)的發(fā)展，使得傅里葉變換紅外光亦測(cè)量基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示、記錄，它的一系列優(yōu)越性終于凸現(xiàn)來(lái)，商品化傅里葉光譜儀大量涌現(xiàn)，紅外光譜進(jìn)入前所未有的繁榮時(shí)代。 FOURIER變換紅外光亦儀沒(méi)有色散元件，主要由光源、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄儀組成。核心部分為干涉儀，它將光源來(lái)的信號(hào)以干涉圖的形式送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換紅外光亦儀變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。與色散型紅外光亦儀不同，其檢測(cè)器通常使用光電型紅外傳感器。 儀器中的Michelson干涉儀的作用是將光源發(fā)出的光分成兩光束后，再以不同的光程差重新組合，發(fā)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)兩束光的光程差為/2的偶數(shù)倍時(shí)，則落在檢測(cè)器上的相干光相互疊加，產(chǎn)生明線(xiàn)，其相干光強(qiáng)有極大值;相反，當(dāng)兩束光的光程差的奇數(shù)倍時(shí)，則落在檢測(cè)器上的相千光相互抵消，產(chǎn)生暗線(xiàn)，相干光強(qiáng)度有極小值。由于多色光的干涉圖等于所有各單色光干涉圖的加合，故得到的是具有中心極大，并向兩邊迅速衰減的對(duì)稱(chēng)干涉圖包含光源的全部頻率和與該頻率相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息，所以，如有一個(gè)有紅外吸收的樣品放在干涉儀的光路中，由于樣品能吸收特征波數(shù)的能量，結(jié)果所得到的干涉圖強(qiáng)度曲線(xiàn)就會(huì)相應(yīng)地產(chǎn)生一些變化。包括每個(gè)頻率強(qiáng)度信息的干涉圖，可借數(shù)學(xué)上的傅里葉變換技術(shù)對(duì)每個(gè)頻率的光強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算，從而得到吸收強(qiáng)度或透過(guò)率和波數(shù)變化的普通光譜圖。 相比于色散型的紅外光譜分析儀，傅里葉變換紅外光譜儀的特點(diǎn)如下： 1、掃描速度極快。傅里葉變換儀器是在整掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信自習(xí)，一般只要1s左右即可。因此，它可用于測(cè)定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型紅外光譜儀，在任何一瞬間只能觀測(cè)一個(gè)很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常需要8、15、30s等。 2、具有很高的分辨率。通常傅里葉變換紅外光譜儀分辨率達(dá)0.1-0.005cm-1，而一般棱鏡型的儀器分辨率有3cm-1，光柵型紅外光譜儀分辨率也只有0.2cm-1. 3、靈敏度高。因傅里葉變換紅外光譜儀不用狹縫和單色器，反射鏡面又大幫能量損失小，到達(dá)檢測(cè)器的能量大，可檢測(cè)10-8g數(shù)量級(jí)的樣品。 4、除此之外，還有光亦范圍寬，測(cè)量精度高重復(fù)性可達(dá)0.1%，雜散光干擾小，樣品不受因紅外聚集而產(chǎn)生的熱效應(yīng)影響等優(yōu)點(diǎn)。 |
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