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开路傅里叶红外光谱仪现状(傅里叶红外光谱仪使用流程)

承天示优官方账号 2023-03-10 资讯 580 views 0

又到了我们给大家分享有关开路傅里叶红外光谱仪现状的时候了,同时我们也会对与之对应的傅里叶红外光谱仪使用流程进行一样的解释哦,希望小伙伴们可以仔细的阅读,如果能对你们正好有所帮助,记得支持一下本站哦。

本文目录一览:

红外技术的红外发展

红外技术发展的先导是红外探测器的发展。 60年代中叶起,红外探测器和系统的发展体现了红外技术的现状及发展方向。

1.在1~14微米范围内的探测器已从单元发展到多元,从多元发展到焦平面阵列。红外探测器最早是用单元探测器,为了提高灵敏度和分辨率,后来发展为多元线列探测器。多元线列探测器先后扫过(串扫)同一目标时,它输出的信噪比可比单元探测器高n(开平方)倍,n为元数。如果多元线列探测器平行扫过(平扫)目标时,则可获得目标辐射的一维分布。以线列探测器为基础的红外探测系统,大都安装在飞机或卫星遥感平台上,平台的前进运动垂直于线列作为第二维时,就可得到目标辐射的分布图像。现在,红外探测器已从多元发展到焦平面阵列,相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃。红外热成像仪是一种最有发展前途的设备,代表着夜视器材的发展方向,它用焦平面阵列取代了光机扫描结构。目前,长波碲镉汞(HgCdTe)探测器面阵已达640×480元,焦平面阵列探测器的实验室水平已达256×256元,预计到2000年可达到百万元。

2.红外探测器的工作波段从近红外扩展到远红外。早期的红外探测器通常工作在近红外。随着红外技术的发展,红外探测器的工作波段已扩展到中红外和远红外,例如,美国国防高级研究计划局提出了一项超波谱地雷探测计划,目的是为了提供一种安全有效地探测地雷的方法。该计划采用空间调制成像傅里叶变换光谱仪,这是一种红外传感器,它已在直升机上进行了近、中波段的试验,下一步计划把工作波段延伸到远红外。远红外已经成为科学家们关注的重点。

3.轻小型化。非致冷、集成式、大面阵红外探测器方向发展。采用低温制冷技术,是为了提高红外探测器件的灵敏度和输出信号的信噪比,使其具有良好的性能,但它也使红外探测器体积大、成本高。为了实现小型化,必须减少制冷设备和相关电源,因此,高效小型制冷器和无需制冷的红外探测器将是今后的发展方向。如采用非致冷工作的红外焦平面阵列技术,不仅可使系统成本降低2个数量级,而且可以使体积、重量和功耗也将大大减少。此外,利用材料电子计算机和微电子方面的最新技术,可使红外探测器与具有一定数据处理能力的数据处理设备相结合,使其轻集成化、大面阵、焦平面化方向发展,以提高其性能,实现对室温目标的探测。

4.红外探测系统从单波段向多波段发展。正如前面所述:在大气环境中,目标的红外辐射只能在1~3、3~5和8~13微米三个大气窗口内才能有效地传输。如果一个红外探测系统能在两个或多个波段上获取目标信息,那么这个系统就可更精确、更可靠地获取更多的目标信息,提高对目标的探测效果,降低预警系统的虚警概率,提高系统的搜索和跟踪性能,适用更多的应用需求,更好地满足各军兵种的需要。目前,多波段的红外探测系统已经研制成功,如法国和瑞典联合研制的博纳斯末敏子弹药,就采用了多波段红外探测系统探测目标。 红外热像仪行业是一个发展前景非常广阔的新兴高科技产业,也是红外应用产品中市场份额最大的一块,在军民两个领域都有广泛的应用。红外热像仪在现代战争条件下的卫星、导弹、飞机等军事武器上获得了广泛的应用。同时,随着非制冷红外热成像技术的生产成本大幅度降低,该产品的应用已延伸到了电力、消防、工业、医疗、安防等国民经济各个部门。过去国内市场一直由FLIR、FLUKE等国外知名企业占领。不过最近10年来,这个领域发生了可喜的变化,国内红外热像仪企业在产品技术、性能和质量等方面的改进,市场份额逐步扩大,涌现出了大立科技、昆明北方红外、武汉高德、飒特红外等知名企业,经过这几年的发展,已经积累相当的技术力量。

目前国产产品在性能上已经和进口产品接近,但进口产品的价格高出国内产品50%以上。随着红外热像仪在消防、电力、建筑等行业的扩张,国际民用红外热像仪行业迎来了市场需求的快速增长期。2004年全球民用红外热像仪及系统产量约为5万台,而2006年,仅FILR公司就取得了宝马汽车公司为其新款7系列轿车配备的红外热像仪订单,并获得了美国政府35万台的出口许可申请。2006年全球民用红外热像仪的销售额为16.3亿美元,同比增长17.35%。

据美国著名高科技行业咨询公司Maxtech International的预测,未来5年全球民用红外热像仪市场需求年均增长率将达到15%,到2012年,全球民用红外热像仪的市场需求将达到38.12亿美元。由于国内经济高速发展,中国红外热像仪市场的年均增长率可以达到20%,预计2011年中国民用红外热像仪市场的需求量可以达到9.95亿元。以美国为例,2000年,美国红外成像与红外测温系统的市场销售总额为18.2亿美元,比1999年增长了3%,预计到2008年,总的市场销售额将达到28.2亿美元,年综合增长率达到6.5%。

“我国红外热像仪市场还处于起步阶段,未来发展空间巨大。”中国光学学会常务理事兼秘书长倪国强先生在中国光电产业高层论坛上表示:在发达国家的军用领域,红外热像仪已得到非常广泛的配置,例如海湾战争中平均每个美国士兵配备1.7具红外热像仪。与发达国家相比,目前我国军队中红外热像仪的应用相对较少,其市场远景需求量相当巨大。随着高性能多色红外焦平面以及智能灵巧型片上图像处理技术的发展,预计这一比例还将继续走高。 随着北京奥运会、上海世博会、广州亚运会等国内大型活动的增加,对安全的要求越来越严格,越来越多的场所需要24小时持续监控。红外线在夜间监视的应用更加突出,不仅金库、油库、军械库、图书文献库、文物部门、监狱等重要部门采用,而且也在一般监控系统中也被广泛采用,甚至居民小区监控工程也应用了红外线摄像机。带动了红外摄像市场持续升温。根据2006年的一份调查报告,相比红外热像仪,红外摄像机的技术门槛不高,目前大部分国内市场被国内品牌占据,外国品牌只占据了一部分高端市场。从国内红外摄像机分布来看,深圳最多,占总数的64%,与东莞、浙江形成了我国的三大产业基地。

我国的红外摄像企业以生产、贸易为主,能够自主创新的不多。未来提高自主研发能力将是发展的主要方向,只有这样才能向全球扩张、赚取更高的利润。 传统的红外通讯应用主要在与家电和汽车防盗遥控器方面,由于调制技术、相关收发器技术的快速发展,红外传输应用也发生了质的飞跃。1993年国际红外线协会在美国成立,积极整合建立红外传输的标准,极大地推动了红外产品的发展。

2000年全球已有1.7亿台配有国际红外线协会模组的电子产品进入市场,尤其在电子游戏机市场有极大的潜力。2001年,在信息收发模组方面,由于国际红外线协会模组的价格已从早期的5美元降至2美元,国际大厂纷纷在亚太地区一些劳动力相对低廉的地方寻求加工场所,估计年产值将有1亿多美元的规模,当时一些IC设计公司、系统与应用软件厂商已积极投入应用产品的研究与生产,目前已经形成一定规模。

个人笔记本、PDA、数码相机等产品的普及带动了红外传输的发展。国际红外线协会1994年推出了1.0版红外线资料交换标准,传输速度为115.2Kbps,目前的最大传输速度最大速率已达4Mbps以上。2006年,红外无线技术已经有了庞大的用户群。当时红外数据通讯技术(IRDA)已拥有每年一亿五千万套的设备安装量,并且它保持着每年40%的高速增长。网舟咨询在近期发布的《无线短距离通讯技术市场研究报告》中认为,强劲的增长数字表现在全球范围内厂商对于红外通讯仍持有的乐观态度,红外通讯技术已被全球范围内的众多软硬件厂商所支持和采用,目前主流的软件和硬件平台均提供对它的支持。手机市场上,各大主流厂商也早已在其产品中配套支持了红外通讯技术。从当前的情况来看,红外技术无论是从应用覆盖度,技术成熟度和用户接受度来说,都在各类无线通讯技术中处于领先地位。

在遥控器市场方面,市场研究机构Instat公司预测,2005年,全球应用于IrDA领域的8位控制器的单位出货量将达到2.06亿个,到2009年将达到3.73亿个。据介绍,Zilog公司自1993年进入远程控制市场以来,产品销量以超过2.75亿,2004年公司交付了大约4,000万片的IrDA相关芯片。目前,公司的IrDA芯片的解决方案型号已超过12,000种,所服务的遥控器品牌也超过1,300种,客户包括飞利浦、三星、索尼、Yamaha,东芝,微软等。目前全球万能红外遥控器市场占到了70、80%的市场份额,特别是在欧美市场等。 红外光谱仪主要用于化学物理分析领域,可应用于各种物理化学实验室、石油、农业、检测等领域。按应用范围可分为通用型红外光谱仪和专用红外光谱仪,按波长范围分可分为近红外光谱仪和远红外光谱仪,目前以近红外光谱仪为主。现代近红外光谱分析技术包括了近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三部分。只有三者的完美结合才能达到高性能的要求。目前近红外专用光谱仪器的研制及应用在国内已受到很多专家的关注,并已开发研制出一批适应国内分析对象的仪器及应用软件。如,中国石油科学院的一批年轻学者在陆婉珍院士的带领下,研制和开发出了有我国自主知识产权的近红外专用光谱仪器及其在我国石油科学中应用的一些软件;以北京农业大学严衍禄教授领导的“中国农业近红外分析技术网络系统”课题已完成,研制和开发了有自主知识产权的、适用于中国农业品品质的分析的软件;相秉仁教授在中国药科大学分析计算中心建立了Internet近红外光谱分析虚拟建模中心,进行近红外光谱分析的建模和数学模型维护等工作,并建立了一些中草药近红外分析的数学模型。

06年初,国家食品药品监督管理局(SFDA)通过招标的方式订购了总计超过300余台进口傅立叶变换近红外光谱仪。财政部当时加上后续的维护费,拨了共 5亿人民币的资金。假如能够实现国产的话,可以节省一大笔外汇。我国目前的相关企业有聚光、英贤、大连依利特、东西电子、普析通用等,主要做低端产品,高端产品还无法和国外抗衡。

国产的通用型红外光谱仪FT–IR主要是北分瑞利分析仪器公司引进的美国Analect公司技术生产的几种不同型号的、不同档次的产品,但是量很少。专用红外光谱仪方面,近红外光谱的一些专用红外光谱仪在国内有较大的潜在市场,主要是在农业中农产品品质分析和石油化工中石油产品生产过程中质量控制及产品品质分析中有很大的市场。但是由于近红外分析需要根据分析对象引入一些数学模型,分析对象不一样,其数学模型也有所不同。因此,国外的近红外专用光谱仪所带的分析软件(是根据国外的分析对象的数学模型设计的),并不一定适合于国内的分析对象,致使近年来引进的一些近红外专用光谱仪器在国内并没有发挥多大作用,加之国外近红外专用光谱仪器价格又偏高,国内进口的近红外专用光谱仪器并不多。 在实现远距离温度监测与控制方面,红外温度传感器以其优异的性能,满足了多方面的要求。在产品加工行业,特别是需要对温度进行远距离监测的场合,都是温度传感器大显身手的地方。在食品行业红外温度可以在不被污染的的情况下实现食品温度记录,因此备受欢迎。光纤红外传感器还具有抗电磁和射频干扰的特点,这为便携式红外传感器在汽车行业中的应用又开辟了新的市场。

随着红外测温技术的普遍应用,一种新型的红外技术—智能(Smart)数字红外传感技术正在悄然兴起。这种智能传感器内置微处理器,能够实现传感器与控制单元的双向通信,具有小型化、数字通信、维护简单等优点。当前,各传感器用户纷纷升级其控制系统,智能红外传感器的需求量将会继续增长,预计短期内市场还不会达到饱和。

另外,随着便携式红外传感器的体积越来越小,价格逐渐降低,在食品、采暖空调和汽车等领域也有了新的应用。比如用在食品烘烤机、理发吹风机上,红外传感器检测温度是否过热,以便系统决定是否进行下一步操作,如停止加热,或是将食品从烤箱中自动取出,或是使吹风机冷却等。随着更多的用户对便携式红外温度传感器的了解,其潜在用户正在增加。

由于红外温度传感器在实现远距离控温及无接触测温等方面的优势,使其产量每年以10%的速度增长。在1996年至1997年间,其产量从15.5万只增长到23万只;总销售额也从2.3亿美元增长到3亿美元。2006年,市场销售总额将达到5.576亿美元,总产量将超过48.9万只。

对于红外传感器的全球市场,第三世界国家将比欧美更加看好。虽然欧美很多工业国家加工业广泛,但其市场以趋向饱和;而在中国以及拉美一些新兴国家和地区,随着其经济的复苏与发展,各国各地区纷纷加强工业化建设,加工厂不断增多,红外传感器在该区域的销量每年以2%~5%的速度增长,并且其市场销量还处于增长趋势。

[影响]

产生红外辐射的物体就是红外辐射源。物理学的研究告诉我们,在自然界中,任何温度高于绝对零度(0°K或-273℃)的物体都在向外辐射各种波长的红外线,物体的温度越高,其辐射红外线的强度也越大。我们根据各类目标和背景辐射特性的差异,就可以利用红外技术在白天和黑夜对目标进行探测、跟踪和识别,以获取目标信息。在现代战争中,获取战场信息的优势已经成为掌握战争主动权的关键,红外技术是从空中和空间获取战场信息的关键技术之一,因此,许多国家均投入很大的人力和物力去研究红外技术,并将其广泛地应用于军事领域,并产生巨大影响。1.成为军事目标的侦察、监视、预警与跟踪的重要手段。一切军事目标,如海洋中的舰船、地面部队行动及各种装备、空中的飞机、导弹,都散发热量,发出大量的红外辐射。利用红外技术装备,就可以从空中和空间对这些目标进行侦察、监视与跟踪。如侦察卫星依靠红外成像设备和多光谱仪可以白天黑夜地获取大量的军事情报。装有红外探测器的导弹预警卫星从70年代以来,一直监视着世界各国的弹道导弹发射,为国家及军事指挥部门提供警报,如目前美国国防支援计划中的预警卫星在几十秒钟内,就可以鉴别来袭导弹的发射和方向,据说将来美国的天基红外系统可在20秒内,提供有关导弹发射和方向方面的精确信息,为拦截来袭导弹提供宝贵的预警时间。又如,在1991年的海湾战争中,美国的导弹预警卫星把伊拉克的所有导弹发射尽收眼底,然后及时地把有关信息传送给美军的爱国者导弹部队,使爱国者导弹有效地拦截了伊方的飞毛腿

与色散型红外光谱仪相比,傅里叶变换红外光谱仪的优点是什么?

扫描速度快、具有很高的分辨率、波数精度高、研究光谱范围宽。傅立叶变换红外光谱仪的扫描速度比色散型仪器快数百倍,而且在任何测量时间内都能获得辐射源的所有频率的全部信息。

傅里叶变换红外光谱仪一般使用的光源是什么?

现在的傅里叶红外光谱仪,主要用两种光源,一种是陶瓷光源,一般宣传资料会写空冷的陶瓷光源,每个厂家的冷却方式各有不同,记得好像有的是采用冷挡板的,但是都属于空冷一类。另外比较好的光源就是改良式的硅碳棒光源,与教科书写的硅碳棒光源有所不同,以前的硅碳棒光源制作工艺局限,效果不好。现在的硅碳棒光源使用寿命长,并且能够实现控温设计。在尼高力的红外光谱仪,高端的产品中就应用了控温功能,休眠,常温以及一个高能量的功能,还是很不错的。能量的分布改良的硅碳棒光源也比陶瓷光源要好,主要是能量高。

为什么说傅里叶光谱在红外区有统治地位?

红外光谱技术的最新进展是傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术。

FTIR在信噪比、分辨率、速度和探测极限上具有很多优势。在红外研究领域,FTIR方法几乎完全取代了光栅分光法。

傅里叶变换光谱仪可以理解为以某种数学方式对光谱信息进行编码的摄谱仪,它能同时测量、记录所有谱元的信号,并以更高的效率采集来自光源的辐射能量,从而使它具有比传统光谱仪高得多的分辨率和信噪比;同时它的数字化的光谱数据,也便于计算机处理。正是这些基本优点,使傅里叶变换红外光谱方法发展成为目前中、远红外波段中最有力的光谱工具。

FTIR的优点

1. 多通道(Fellgett优点)

在色散型仪器中,由于检测器只能响应入射光强度的变化,不能响应入射光频率。因此,在测量时,需把入射的复色光用单色器色散为不同频率的分辨单元。为了检测这些相对纯化的光,就需要用光阑窄缝滤掉绝大部分色散后的单色光,仅让某一频率单色光通过。为了能测定全光谱,只好顺序多次测定色散后不同频率的单色光。

对于FTIR光谱仪,入射光被干涉仪调制成声频波,不同频率的光被调制成不同的值,所用探测器既获得强度信息,又获得频率信息。各种频率光同时落到探测器上,无需分光测量。这样色散仪器每次仅测量全光谱很小的一部分,而FTIR却测了全部光谱。如在 波段范围内,用 分辨率进行测量,则测量所需分辨单元数 。用色散光谱仪在T时间内对 波段测量时,每个分辨单元所需的测定时间为 。与此相应,FTIR则为T。由于随机噪声引起的信噪比 与测量时间成正比,所以FTIR比色散型光谱仪信噪比高的多,并且分辨率越高, 提高越大。在0.1cm-1分辨率时, 提高近190倍。显然多通道的优点使FTIR的信噪比增加,伴随而来的是检测灵敏度大幅提高。

2. 高光通量(Jacquinot优点)

在色散型仪器中,光路里设有狭缝式光阑,绝大部分光被它挡住,仅使极少部分光通过,并且分辨率越高,狭缝调得越窄,实际通过得光越少。加之光路中得许多光学元件也会损失光能,因而使色散型仪器光通量很小。FTIR光谱仪中除了有光能损失很少外,经常不设限光狭缝或其他限光元件。光可全部通过光孔,光通量很大。

光学系统的光通量Ω指通过它传送的光的总能量。光通量定义为光束的面积和立体角的乘积,即光阑面积和向准直镜孔径所张立体角的乘积,或者等效为准直光的面积和它的发散的立体角的乘积

在一些低分辨率的光谱仪中没有准直光阑,光源或探测器起着有效光阑的作用,限制了光通量的大小。

为了获得理想准直的光束(光束完美的平行),光阑必须无穷小,于是光通过量为零。光阑越大,光通量越大,而被准直的光束也越发散。然而,干涉仪中光束的发散度,或者它的光通量,是受到所要求的光谱分辨率限制的。因为对于一个给定的动镜位移,以不同的角度通过干涉仪的光线到达真正光轴有不同的光程差,它们对总干涉图信号的各自贡献将会模糊掉每个动镜位移的光程差。因此,分辨率要求越高,光发散要求越小。最佳的通过量与所研究的最高频率处的光谱分辨率是完全一致的。最大光通量定量地与光谱分辨率成比例

3. 高测量精度(Connes优点)

色散型仪器的精度受很多条件的限制。如校正谱图精度的校样纯度、机械部件移动以及人为的读书误差等,都使这类仪器测量精度难于提高。一般很难达到0.1cm-1精度。

FTIR光谱仪的光学结构简单,干涉仪只有一个动镜是运动部件,通常动镜是在无摩擦的空气轴承上移动,其运动又受高度稳定的He-Ne激光干涉系统监控,因此测量的重复性和准确度都很十分高。加之在FTIR系统中,使用了单色性极好的He-Ne激光干涉系统作为采样标尺,确保采样精度达到 0 .001cm-1。

4. 测量波段宽,全波段内分辨率一致

色散型光谱仪测量时,用色散法配以光阑狭缝取得单色光。但这些不同频率的单色光能量又不尽相同。为了保持所获得的能量近似不变,常常需要不断改变狭缝宽度,或用其他技术来调节光通量。这在技术上是很困难的。一种简化的办法是在中红外测量全波段光谱时,使用两种分辨率。色散型光谱仪无法在全波段范围内分辨率一致。

FTIR光谱仪以干涉法采集数据,以数字形式存储数据和运算,很容易做到分辨率一致。极宽的测量波段也是FTIR光谱仪特有的优点。它可用改换光源、分束器、探测器的办法,在同一台FTIR光谱仪上实现多波段测量。

关于开路傅里叶红外光谱仪现状和傅里叶红外光谱仪使用流程的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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