一种用红外线照射样品并检测透射和反射的红外线的分析装置

什么是红外分光光度计？

图 1 红外分光光度计图像和红外光谱

红外分光光度计（IR）是一种用红外线照射样品并检测透射和反射的红外线的分析装置。

它用于获取有关样品分子结构的信息。该装置的主要部件包括光源、光谱部分、样品部分和探测器。当分子受到红外线照射时，由于样品中分子的振动和旋转而发生吸收。由于该吸收光谱根据分子的结构而不同，因此可以获得有关分子结构的信息。

特别用于鉴定分子结构中所含的官能团，以及样品的定性和定量分析。该方法可实现简单、无损的测量，可应用于粉末样品和薄膜等各种材料。

红外分光光度计使用应用

红外分光光度计 (IR) 广泛应用于处理有机化合物的领域，包括医学、农业、生物学、气体分析和法医学。这是一种用于物质定性和定量分析的方法。

主要应用之一是化合物的部分结构测定。该方法利用了每个官能团都有其吸收的事实，并且每个峰都在几乎恒定的波数区域（特征吸收带）中检测到。

此外，由于红外光谱是物质的信息，因此还可以通过将标准样品的光谱与测量的光谱进行比较来识别未知样品。可以局部照射红外线的微型红外分光光度计可以测量微量样品并识别材料中的异物。

红外分光光度计原理

图2. 通过红外吸收观察到的分子振动示例

红外分光光度计中使用的方法是一种称为红外光谱（IR）的分析方法。当物质受到红外线（2500-25000nm）照射时，基于分子振动和旋转而发生吸收。

此时，分子内连接原子的键部分根据键的类型而不同地膨胀和收缩，因此，吸收光谱也根据键的类型而不同。这就是红外适合测定官能团结构的原因。官能团的类型可以通过检查吸收的红外线的波数来确定。

检测器测量因被样品吸收（或反射）而减少的红外辐射量。得到的IR光谱(红外线吸收光谱)的横轴为照射的红外线的波数(单位记述：cm -1、读数：Kaiser)，纵轴为透过率％T。

红外分光光度计的类型

图 3. 分布式红外（上）和 FT-IR（下）示意图

红外分光光度计有色散型和傅里叶变换型（傅里叶变换红外分光光度计，FT-IR）两种。

1. 去中心化

色散型是利用光谱仪中的衍射光栅对穿过样品的光进行色散，然后用检测器依次检测各个波长。

2. 傅里叶变换型（FT-IR）

傅立叶变换型使用干涉仪产生干涉波并将其照射到样品。该方法以非色散的方式同时检测所有波长，然后在计算机上进行傅立叶变换以计算每个波长分量。

可以一次测量所有波数，从而易于在短时间内测量。目前，傅里叶变换型红外光谱仪因其优异的灵敏度和分辨率而成为主流。

傅里叶变换式（FT-IR）与分布式式相比有四个优点：

同时检测多个波长
使用傅立叶变换型，可以通过移动移动镜来获得红外光谱。与色散型不同，不需要移动衍射光栅来扫描多个波长，并且可以进行高速测量。

当存在大量测量目标时，或者当您想要通过执行大量积分来降低噪声时，使用 FT-IR 的时间效率明显更高。另外，由于可以同时测量多个波长，所以具有各波长的时间变化少的优点。 (减少测量装置的温度漂移)

改进的 SNR
色散型使用狭缝，但 FT-IR 不使用狭缝，这增加了到达检测器的能量，从而提高了 SNR。

高波数分辨率
与色散型不同，色散型需要缩小狭缝才能测量高波数分辨率的光谱，而 FT-IR 则可以通过延长可移动镜的移动距离来轻松提高波数分辨率。

可扩展测量波数范围
通过更换 光源、分光镜、探测器和窗板，波数范围可从远红外扩展到可见光范围。

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