FTIR的基础 

FTIR的基础

（2）FTIR的原理 根据光学系统的差异，红外分光光度计可以分为分散式和傅立叶变换型（FTIR）两种。 分散型是将透过样品后的光通过衍射光栅进行分散，并依次用探测器检测每个波长。它通常采用双束方式，在实时对背景进行校正。 而FTIR使用干涉仪，并非分散式地同时检测所有波长。然后，在计算机上进行傅立叶变换，计算每个波长的成分。 从历史角度看，分散型是较早的技术，日本从1954年开始制造和销售。而FTIR从1982年开始制造和销售。目前主流是FTIR。

分散型与傅立叶变换型

 图1 显示分散型（上）和傅立叶变换型（下）的光学系统

FTIR的原理 在FTIR中使用的傅立叶光谱法是利用双束干涉仪进行光谱的总称。它由一个半透镜和两面反射镜组成（一面是固定的，另一面是可移动的）。从光源发出的光以平行光束导入干涉仪，在半透镜上斜射，被分成透过光和反射光两束。这两束光分别在固定镜和移动镜上反射后返回半透镜，再次合并，并能产生干涉波。由于移动镜的位置（光路差）不同，可以获得不同光的干涉波，根据每个位置的干涉波信号强度，可以分离出各个波数成分的光强度。这种计算是傅立叶变换，在计算机上可以快速处理。因此，替代衍射光栅的是计算干涉波来测量红外光谱，这种装置就是FTIR。

FTIR中移动镜的作用

 图2 显示了FTIR中干涉波的产生

获取透射光谱 FTIR通常是单束测量。因此，需要在有样品的状态和没有样品的状态（背景）下进行两次测量，以获得样品的透射光谱。对于样品和背景，都将得到的干涉图通过傅立叶变换，得到单束光谱（SB）。透射光谱是通过以下公式计算得出的：（样品的SB）/（背景的SB）×100 = 透射光谱 在透射光谱中，每个元素的能量特性以及H2O、CO2的吸收都被取消了。FTIR处理流程如图3所示，描述了测量透射光谱的过程。

FTIR的优点 与分散型相比，

FTIR的主要优点有以下几点：

①多波长同时检测 FTIR只需移动移动镜即可测量IR光谱。无需像分散型那样移动衍射光栅来扫描波长，因此可以快速测量。这在需要多次测量或希望通过增加累加来减少噪声的情况下非常有效。此外，由于可以同时测量多个波长，因此每个波长之间不会有时间上的差异，这在观察样品的状态随时间变化时非常有效。

②吞吐量高 分散型使用狭缝，而FTIR不使用狭缝，这使得到达探测器的能量增加，从而S/N增加。

③波数分辨率高 在分散型中，为了得到高的波数分辨率，需要缩小狭缝。因此，提高波数分辨率会导致S/N降低，并限制可提高的波数分辨率。而在FTIR中，通过增加移动镜的移动距离可以提高波数分辨率。

④可扩展的测量波数范围 通过更换光源、分光器、检测器和窗板，可以扩展从远红外到可见光的测量波数范围。在分散型装置中，扩展波数是非常困难的，而且不实用。

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