FTIR-的基本原理與結(jié)構(gòu)課件

FT-IR基本理論和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ThermoFisher分子光譜部2012-7-3FT-IR基本理論和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)ThermoFisher分子紅外光譜概述傅里葉變換紅外光譜儀FourierTransformInfraredSpectrometer（簡寫為FTIRSpectrometer）是基于對干涉后的紅外光進行傅里葉變換的原理而開發(fā)的紅外光譜儀紅外光譜概述傅里葉變換紅外光譜儀10 10 10 10 10 10 10 1097531-1-3-5WavenumbersX射線紫外可見近紅外中紅外遠紅外微波無線電波Wavelengthinmicrons核轉(zhuǎn)變電子躍遷分子振動10 10 10 10 10 10 10 10躍遷-5-3-113579轉(zhuǎn)動紅外光譜概述10 10 10 紅外光譜概述紅外光區(qū)的劃分紅外光譜波長范圍約為0.75~1000μm，一般換算為波數(shù)。根據(jù)儀器技術(shù)和應(yīng)用不同，習(xí)慣上又將紅外光區(qū)分為三個區(qū)：

近紅外光區(qū)（0.75~2.5μm）13158-4000

cm-1

分子化學(xué)健振動的倍頻和組合頻。

中紅外光區(qū)（2.5~25μm）4000~400cm-1

化學(xué)健振動的基頻

遠紅外光區(qū)（25~1000μm）400-10

cm-1

骨架振動，轉(zhuǎn)動紅外光譜概述紅外光區(qū)的劃分紅外光譜概述振動頻率與光的頻率匹配紅外光分子吸收能量譜圖紅外光譜概述振動頻率與光的頻率匹配紅外光分子吸收能量譜圖ClH

NN紅外光譜概述

偶極矩發(fā)生變化，有紅外吸收

偶極距為零沒有紅外吸收ClHNN紅外光譜概述偶極矩發(fā)生變化，有紅外吸收CCCC伸縮振動

彎曲振動BendingTwistingC+-紅外光譜概述CCCC伸縮振動彎曲振動BendingTwistingC+

1000

1500

2000

2500

3000

3500Wavenumbers(cm-1)指紋區(qū)官能團區(qū)紅外光譜概述隨著化學(xué)鍵的增加，光譜變得越來越復(fù)雜10001500200025003傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉光譜儀的主要組成光源干涉儀及分束器檢測器主控板激光器傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉光譜儀的主要組成傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)－－iS10IS10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖摩擦更小的動態(tài)準直干涉儀HeNe激光驗證輪中紅外光源CaF2

涂覆的KBr窗片DLA-TGS檢測器金剛石切削光鏡光闌外光路傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)－－iS10IS10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖摩擦傅立葉光譜儀的結(jié)構(gòu)－iN10傅立葉光譜儀的結(jié)構(gòu)－iN10傅立葉光譜儀的結(jié)構(gòu)－－iN10室溫DTGS檢測器MCT-A檢測器自動聚焦X-Y自動平臺自動聚焦的聚光鏡光束調(diào)節(jié)光路(vignetting控制)標準的外光路X-Y光闌單檢測器用FT-IR光學(xué)元件，密封干燥模塊傅立葉光譜儀的結(jié)構(gòu)－－iN10室溫MCT-A檢測器自動聚傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)傅立葉紅外光譜儀的工作原理傅立葉紅外光譜儀的工作原理傅立葉紅外光譜儀的工作原理同相相長干涉異相相消干涉+=+=傅立葉紅外光譜儀的工作原理同相+=+=檢測器傅立葉紅外光譜儀的工作原理定鏡

l0-l干涉儀動鏡IR光源分束器BM光程差=0BMBF=BF檢測器傅立葉紅外光譜儀的工作原理定鏡l傅立葉紅外光譜儀的工作原理Detector定鏡干涉儀動鏡

l0-lIRSource分束器BM光程差=1/4

BM-1/8

BF=BF檢測器傅立葉紅外光譜儀的工作原理Detector定鏡干涉儀動鏡傅立葉紅外光譜儀的工作原理定鏡檢測器干涉儀

動鏡

l0-lIRSource分束器光程差=1/2

BM-1/4

BF=BMBF傅立葉紅外光譜儀的工作原理定鏡檢測器干涉儀動鏡l定鏡分束器

l0-l檢測器干涉儀IR光源傅立葉紅外光譜儀的工作原理動鏡定鏡分束器l0光程差傅立葉紅外光譜儀的工作原理電壓01/4l

1/2l3/4ll光程差傅立葉紅外光譜儀的工作原理電壓01/4l傅立葉紅外光譜儀的工作原理

DataPoints單色光的干涉

多色光的干涉020406080100120140-1.0-0.50.00.51.0

010002000300040005000-3-2-101234DataPointsDataPointsVoltsVolts“干涉圖”傅立葉紅外光譜儀的工作原理DataPoints單色光的干傅立葉紅外光譜儀的工作原理FFT干涉圖（時間域）光譜（頻率域）010002000300040005000-3-2-101234DataPoints5001000150020002500300035004000510152025303540Wavenumbers傅立葉紅外光譜儀的工作原理FFT干涉圖光譜010002000傅立葉紅外光譜儀的工作原理干涉圖能量圖光譜傅立葉紅外光譜儀的工作原理干涉圖能量圖光譜傅立葉紅外光譜儀的工作原理FT-IR的特點：（1）掃描速度快

掃描時間內(nèi)同時測定所有頻率的信息（2）具有很高的分辨率（3）靈敏度高

不用狹縫和單色器,更高的能量通過

（4）高精度優(yōu)點傅立葉紅外光譜儀的工作原理FT-IR的特點：傅立葉紅外光譜儀的工作原理掃描次數(shù)信噪比分辨率峰的分辨能力增益檢測器信號動鏡速度信號強度光闌光通量傅立葉紅外光譜儀的工作原理掃描次數(shù)信噪比分辨率峰的分辨能力增傅立葉紅外光譜儀的采樣原理透射反射Io=RoIo=0o傅立葉紅外光譜儀的采樣原理Io=RoIo=0o傅立葉紅外光譜儀的采樣原理Io=RoSDDDD衰減全反射(ATR)漫反射(DRIFTs)鏡反射傅立葉紅外光譜儀的采樣原理Io=RoSDDDD衰減全反射(傅立葉紅外光譜儀的采樣原理

1最基本的采樣方式

2適合于所有的樣品：固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)

3用于樣品的定性，定量分析

4特點：靈敏度高

5經(jīng)濟成本低透射原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理1最基本的采樣方式透射原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理由于玻璃，石英等常規(guī)透明材料不能透過紅外線，因此紅外吸收池必須采用特殊的透紅外材料制作如：NaCl，KBr和CsI等作為窗口。固體粉體樣品可以直接與KBr混合壓片，直接進行測定。透射原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理由于玻璃，石英等常規(guī)透明材料不能透傅立葉紅外光譜儀的采樣原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理透射原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理透射原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理光密到光疏，折射角>入射角臨界角sinα2=n2/n1折射光光強為零，全反射α增大α>臨界角ATR原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理光密到光疏，折射角>入射角臨界傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR法主要特點:1選用最多的無損紅外采樣附件幾乎或完全不用樣品制備，特別適用于測定不易溶解、熔化、難于粉碎的彈性或粘性樣品，如涂料、橡膠、合成革、聚氨基甲酸乙酯等表面及其涂層。有利于表面薄膜、涂層樣品的測定。選用附件的注意事項

光譜范圍，樣品的形態(tài)（固態(tài)液態(tài)膠狀），化學(xué)特性（如酸堿性），樣品的硬度3容易操作ATR原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR法主要特點:ATR原理傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR原理原始譜圖ATR校正譜圖傅立葉紅外光譜儀的采樣原理ATR原理原始譜圖ATR校正譜圖傅立葉紅外光譜儀的采樣原理漫反射原理這些接觸樣品微粒表面后被漫射或散射出來的光具有吸收－衰減特性。傅立葉紅外光譜儀的采樣原理漫反射原理這些接觸樣品微粒表面后被傅立葉紅外光譜儀的采樣原理漫反射附件傅立葉紅外光譜儀的采樣原理漫反射附件紅外光譜儀的應(yīng)用及采樣的基本原則傅立葉變換紅外光譜儀目前比較集中的應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個方面：

(1)在醫(yī)藥化工行業(yè)上的應(yīng)用

(2)在高分子材料研究上的應(yīng)用

(3)在石油化工行業(yè)上應(yīng)用

(4)在礦物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

(5)在材料生產(chǎn)領(lǐng)域上的應(yīng)用

(6)在生物醫(yī)學(xué)研究方面的應(yīng)用

(7)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域上的應(yīng)用

(8)在刑偵鑒定上的應(yīng)用

(9)在氣體分析方面的應(yīng)用

(10)在大氣環(huán)境監(jiān)測上的應(yīng)用紅外光譜儀的應(yīng)用及采樣的基本原則傅立葉變換紅外光譜儀目前比較紅外光譜儀的應(yīng)用及采樣的基本原則在法庭科學(xué)領(lǐng)域，紅外光譜法更成為比對分析的主要方法之一，廣泛應(yīng)用于刑事案件、交通肇事案件等有關(guān)物證分析，為偵查工作和法庭審判提供證據(jù)。