红外光谱仪是鉴别物质和分析物质结构的有效手段,其中傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)是七十年代发展起来的第三代红外光谱仪的典型代表。它是根据光的相干性原理设计的,是一种干涉型光谱仪,具有优良的特性,完善的功能,并且应用范围极其广泛,同样也有着广泛的发展前景。本文就傅立叶变换红外光谱仪的基本原理作扼要的介绍,总结了傅立叶变换红外光谱法的主要特点,综述了其在各个方面的应用,并对傅立叶变换红外光谱仪的发展方向提出了一些基本观点。
随着仪器精密度的提高, 红外光谱仪在分辨率和扫描速度等方面达到了很高的指标。扫描速度可达117张谱图/ s, 利用步进扫描技术可达250皮纳秒的时间分辨率。扫描速度为105 次/ s,步进扫描时间分辨率为10ns。现有的傅立叶变换红外光谱仪已不仅限于中红外的使用, 分束器的使用可将光谱范围可覆盖紫外到远红外的区段。这些很高的技术指标、标志材料、光路设计、加工技术和软件都达到了很高的水平。
近年来,随着计算机技术和多媒体图视功能的运用,实现了非均匀样品和不平整样品表面的微区无损测量,可以获得官能团和化合物在微区空间分布的红外光谱图像。衰减全反射不需要通过透过样品的信号,而是通过样品表面的反射信号获得样品表层有机成分的结构信息,因此,衰减全反射具有如下特点:
1) 不破坏样品,不需要象透射红外光谱那样要将样品进行分离和制样。对样品的大小,形状没有特殊要求,属于样品表面无损测量。
2) 可测量含水和潮湿的样品。
3) 检测灵敏度高,测量区域小,检测点可为数微米。
4) 能得到测量位置处物质分子的结构信息、某化合物或官能团空间分布的红外光谱图像及微区的可见显微图象。
5) 能进行红外光谱数据库检索以及化学官能团辅助分析,确定物资和种类和性质。
6) 操作简便,自动化,用计算机进行选点、定位、聚集、测量。
下图是傅立叶变换红外光谱仪的典型光路系统,来自红外光源的辐射,经过凹面反射镜使成平行光后进入迈克尔逊干涉仪,离开干涉仪的脉动光束投射到一摆动的反射镜B,使光束交替通过样品池或参比池,再经摆动反射镜C(与B同步),使光束聚焦到检测器上。