今天给朋友们分享一下有关红外傅立叶光谱北京的知识，其中当然也会对傅立叶红外光谱测气体进行一部分的介绍，加入能碰巧解决你现在遇到的困难，不要忘了关注本站，那我们现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、傅立叶红外光谱仪FTIR的具体原理？
• 2、为什么说傅里叶光谱在红外区有统治地位
• 3、光谱分析法
• 4、傅里叶红外光谱仪有哪几部分，各自的功能
• 5、傅里叶红外光谱图怎么看
• 6、（四）傅立叶变换红外光谱

傅立叶红外光谱仪FTIR的具体原理？

傅立叶变换红外光谱仪的核心部件是干涉仪，干涉仪的主要功能是使光源发出的红外光分为两束，一束被定镜反射，一束被动镜反射，动镜的移动使得反射回来的两束光产生了一定的光程差，再使之复合以产生干涉，所得到的干涉图函数包含了光源的全部频率和强度信息。用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换，就可以得到以波长或波数为函数的频域图，即红外光谱图。

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.

光谱分析法

(一)紫外—可见光—近红外分光光度计

紫外—可见光—近红外分光光度计是对彩色宝石内所含致色杂质离子在不同波段选择性吸收而进行检测的仪器。其常用的检测范围为190~1100nm,最远可检测3000nm的区域。其原理是:利用一定频率的紫外—可见光照射被分析的物质,引起分子中价电子的跃迁,紫外—可见光被选择性地吸收了。一组随波长变化的吸收光谱,反映了试样的特征。在紫外可见光的范围内,对于一个特定的波长,吸收的程度正比于试样中该成分的浓度,因此测量光谱可对某些成分的含量进行定性分析,根据所测吸收光谱与已知浓度的标样的比较,可进行定量分析。

对不同产地同一品种的彩色宝石而言,内部所含的杂质离子可能存在差异,对这些宝石进行紫外—可见—近红外范围内的光谱测量,光谱中吸收峰位置的差异可将其特征离子区分开来,通过这些特征离子来判别其产地。此外,可见光吸收光谱还能直接反映致色因子的组成(包括缺陷、杂质等)。这里需要指出的是彩色宝石多数为中级晶族的矿物,具多色性,且有的品种很明显,在测量紫外—可见光吸收光谱时需要尽可能多测量几个不同的结晶方位,以便找出杂质离子与结晶方位的关系。如图2-9为马达加斯加安卓鲁绿蓝色与绿黄色蓝宝石垂直光轴(c轴)和平行光轴的典型吸收光谱,它表明晶体在垂直光轴方向上比平行光轴方向对可见光的吸收要强,主要吸收峰的位置差异也解释了蓝宝石的二色性特征。蓝宝石在280~880nm范围内包含Fe2+/Ti4+的吸收带,同时含有较强的Fe3+和较弱的T3+i的吸收带。铁和钛的不同价态在不同的结晶方位有异。其不同价态的谱峰强弱决定了蓝宝石多色性的颜色变化和强弱。

图2-9 马达加斯加安卓鲁绿蓝色(上)与绿黄色(下)蓝宝石垂直光轴(c轴)和平行光轴的吸收光谱

(二)傅立叶变换红外光谱仪

红外光谱属于分子光谱,与核磁共振光谱、质谱、紫外光谱一样,是确定分子组成和结构的有力工具。

人们习惯将红外光谱区间划分为三个区,即近红外区(11000~4000cm-1)、中红外区(4000~400cm-1)和远红外区(400~10cm-1),对于大多数的物质来说,中红外区的光谱包含的光谱信息最多。宝石学研究中常用到400~11000cm-1的中红外区和近红外区光谱。

宝石在红外光的照射下,引起晶格(分子)、络阴离子团和配位基的振动能级发生跃迁,并吸收相应的红外光而产生的光谱称为红外光谱。宝石材料在红外区的电磁波谱吸收主要是由于矿物成分中的络阴离子(基团)的振动而产生,每种基团都有其特征的频率范围,根据光谱吸收带的频率可以判断该矿物含有何种络阴离子或其他基团(如H2O),由吸收带的强度还可以判断基团的含量。如果一种矿物含有几种基团,则光谱上会出现若干相应的特征频率吸收带。

另外,矿物分子的振动与阳离子有关。络阴离子与不同阳离子连接的键不同,使络阴离子本身的键强或键长发生改变,从而导致振动频率发生变化,这种变化比较明显时,就可据此了解阳离子的种类及其相对含量。

固体样品的测试方法有常规透射光谱法、显微红外光谱法、漫反射光谱法、衰减全反射光谱法、光声光谱法、高压红外光谱法等。固体的常规透射光谱制样方法分为压片法、糊状法和薄膜法。

图2-10 利用傅立叶变化红外光谱仪对宝石进行光谱测量

应该注意的是,红外吸收光谱与红外光入射样品的方向有关。理想状态下,红外光谱应该采取定向采集,这样可以控制由于采集方向不同而获得不同光谱的现象。由于刻面宝石通常难以满足这样的条件,因此,为了更准确地确定某一样品的产地,应尽可能从两到三个不同的方向进行光谱采集。

红外光谱为样品官能团在红外区域的特征吸收提供了一种测试方法。不同产地同一品种的彩色宝石其红外吸收峰的位置、形状或强度可能存在某些差异。图2-11中A为坦桑尼亚温扎红宝石的红外吸收光谱,在5000~1500cm-1波段可见3160cm-1明显的吸收峰,伴随有3350c-1m、3240cm-1和2420cm-1处的吸收;图2-11中B为莫桑比克红宝石的红外吸收光谱,在5000~1500cm-1波段中可见3695cm-1、3670cm-1、3650cm-1和3620cm-1的一组吸收峰。又如刚玉晶体中常含有粘土矿物包体,图2-12为最常见的几种粘土矿物(水铝石、绿泥石、高岭石、针铁矿)的典型红外光谱,由于这些矿物的吸收峰特征有差异,据此我们可以分析刚玉中包体的种类,从而找出其产地特征的红外鉴别指标。

图2-11 坦桑尼亚温扎红宝石(A)与莫桑比克红宝石(B)5000cm-1和1500cm-1之间的中红外区域内光谱特征

图2-12 刚玉晶体中常见的几种粘土矿物的红外吸收光谱

(三)拉曼散射光谱仪

拉曼散射光谱和红外光谱一样,都属于分子振动光谱,都是研究分子结构的有力手段。红外光谱测定的是样品对红外光波段的吸收和透射特征,拉曼散射光谱测定的是样品在特定激光光源激发下所产生的散射光特征。当单色激光照射在样品上时,分子的极化率发生变化,产生拉曼散射,检测器检测到的是拉曼散射光。

与属于弹性散射的瑞利散射不同,拉曼散射可分为斯托克斯(Stokes)散射和反斯托克斯(Antistokes)散射,拉曼散射负载有样品分子结构特征的信息,是一种非弹性散射,它将瑞利散射光滤除掉,使检测器检测到的只是拉曼散射光。

对于分子中的同一基团,它的红外光谱吸收峰的位置和拉曼散射光谱峰的位置是相同的。在红外光谱图中,横坐标的单位可以用波数(cm-1)表示,在拉曼散射光谱图中,虽然横坐标的单位也用波数(cm-1)表示,但表示的是拉曼位移。拉曼检测器检测到的是拉曼散射光,当用不同波长的激光激发样品时,拉曼检测器检测到的拉曼散射光的波长是不相同的。虽然使用的激光波长不同,但对于同一个基团,拉曼位移是相同的。拉曼散射光谱记录了所研究样品的特征散射峰值,由此我们可以解析所测样品的物相品种和结构。

拉曼散射光谱中,晶体结构的微小差异在2000~100cm-1低频区域可得到反映。

拉曼散射光谱包含了矿物晶体结构的多种信息,谱带尖锐,数据准确,且属于非破坏性、非接触性检测手段,被广泛应用于样品定性(根据特征峰的拉曼散射光谱位移)、定量(计算)分析,可获得晶格振动性质方面的详细结构信息。激光拉曼散射光谱仪由于使用高倍率物镜,激光光斑区域可细小到1~2μm,故对体积很微小的物相(如宝玉石中极其微小的杂质、显微包体和人工掺杂物)可准确测定。

激光拉曼散射光谱技术在彩色宝石产地鉴别方面有所应用,它可以无损分析宝石近表面的各种相态的包体,以获得产地来源的重要信息。拉曼技术有时是一种必不可少的检测分析手段,如产自哥伦比亚和尼日利亚的祖母绿,其位于3608cm-1的拉曼峰强于3598cm-1。即I3598I/3608(其中I是峰值强度)的值1,而其他产地的祖母绿I3598/I3608的值1,中国祖母绿I3598/I3608的值接近于1。很明显,3598cm-1拉曼峰的强弱和存在与否,以及I3598/I3608值和碱金属离子的含量有关。在碱金属离子含量高的祖母绿中,如产于巴西某矿区(Socotó)的祖母绿,碱金属含量高达1.7%,I3598/I3608值超过了4;在碱金属离子含量低的祖母绿中,如哥伦比亚的契沃祖母绿矿,碱金属含量约0.4%,I3598/I3608值为0.7,由于来自不同产地的祖母绿碱金属离子含量不同,所以,拉曼技术对祖母绿产地来源的鉴定非常有用,尽管有些产地祖母绿的拉曼峰有些重叠。

图2-13 NGTC北京实验室使用拉曼散射光谱仪分析彩色宝石内的包体

傅里叶红外光谱仪有哪几部分，各自的功能

傅立叶红外光谱仪最核心的部分是 迈克尔逊干涉仪。可以说没有干涉仪就没有傅立叶变换红外光谱。正是因为红外光源经过迈克尔逊干涉仪发生多色光相干，经过样品吸收之后，检测器检测到含有样品信息的红外干涉光的干涉图信号，再经过计算机将干涉图信号经过傅立叶变换，才转换成红外光谱。

其余的部件，如：检测器，光源，光学反射镜，采集卡，计算机等。

光源：用于产生宽带的红外光，样品吸收光源产生的红外光后引起样品分子的振动态跃迁，从而引其透过样品的红外光在相应波长上的透过强度的变化，这也是红外光谱能检测分子振动特征峰的理论来源。

光学反射镜：用于改变红外光的光路

检测器：用于检测透过样品的红外吸收信号，并将光信号转换成电信号传送给计算机的采集卡。

采集卡：用于采集检测器检测到的信号，并将信号存储、处理成光谱。

计算机：用于控制光谱仪的运行，协调迈克尔逊干涉仪，检测器和采集卡的运行、数据采集和处理。

傅里叶红外光谱图怎么看

傅里叶红外光谱介绍如下：

傅立叶变换红外光谱仪无色散元件，没有夹缝，故来自光源的光有足够的能量经过干涉后照射到样品上然后到达检测器，傅立叶变换红外光谱仪测量部分的主要核心部件是干涉仪，干涉仪是由固定不动的反射镜M1(定镜)，可移动的反射镜M2(动镜)及分光束器B组成。

M1和M2是互相垂直的平面反射镜。B以45°角置于M1和M2之间，B能将来自光源的光束分成相等的两部分，一半光束经B后被反射，另一半光束则透射通过B。在迈克尔逊干涉仪中，当来自光源的入射光经光分束器分成两束光，经过两反射镜反射后又汇聚在一起。

再投射到检测器上，由于动镜的移动，使两束光产生了光程差，当光程差为半波长的偶数倍时，发生相长干涉，产生明线;为半波长的奇数倍时，发生相消干涉，产生暗线，若光程差既不是半波长的偶数倍，也不是奇数倍时，则相干光强度介于前两种情况之间。

当动镜联系移动，在检测器上记录的信号余弦变化，每移动四分之一波长的距离，信号则从明到暗周期性的改变一次。上内突(句夭图片乃 )为邰作老亚台"忡传县"田户卜传并发布木平台仅提做信息存储服务。

（四）傅立叶变换红外光谱

1.基本原理

红外光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当一束具有连续波长的红外光通过物质时，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振（转）动能级跃迁到能量较高的振（转）动能级。因此，物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁的波长处就出现红外吸收峰。采用专用仪器记录下透过物质的系列红外光，就是该物质的红外光谱。红外光谱法实质是一种根据物质分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。

傅立叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectroscopy，简写FTIS）是利用干涉图与红外光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究红外光谱图的一种方法。

2.样品要求

（1）样品可以是加工成200目的粉末，也可用不加盖片的薄片或光片。

（2）用于以矿物结构、结晶度研究为目的样品最好采用挑选过的单矿物，以尽量减少其他矿物的影响。

3.地质应用

（1）矿物鉴定：利用红外光谱鉴定矿物是红外光谱在地学领域的基本应用。国际矿物及新矿物命名委员会规定红外光谱数据是矿物鉴定的基本数据。矿物红外光谱反映了矿物化学成分、结构特征等信息。从矿物光谱的谱带位置、形状、强度等特征，能判断矿物的类型或是哪一种矿物。如有相应的矿物谱库，则可通过光谱检索来确定矿物。也可参考公开出版的矿物红外光谱图集进行矿物鉴定。

（2）矿物类质同象及同质异象研究：类质同象是指矿物晶体结构中某种质点被其他类似的质点所代替，使晶格常数、物理化学性质发生变化，而结构型式并不改变。矿物类质同象出现一系列结构相同但成分规律变化的系列矿物，反映在红外光谱图中与之相关的吸收谱带发生规律性的位移。

同质异象是指矿物的多形现象，可作为地质作用的温度计和压力计，反映矿物形成环境的差异。成分相同但结构不同，反映在红外光谱上则有很大的差别。

（3）矿物中的水组分研究：红外光谱是研究矿物中水组分的有效手段。矿物中的水主要以分子水H2O、羟基，以及少见的H3O+形式存在，通过3000cm-1以上谱带的信息可以判断矿物结构中水的存在形式。

（4）矿物结构研究：红外光谱主要可用于矿物晶体结构中的有（无）序现象研究，对于探讨矿物形成条件具有重要意义。

（5）矿物结晶程度研究：随着矿物结晶度的降低，晶体内部结构排列变得不规则，对称性降低，反映在红外光谱上的特点是基团振动频率不再是几个固定的值，谱图上的吸收带加宽，谱带数量减少，由此可以判断矿物的结晶度。目前红外光谱法已经被用于石英、磷灰石、高岭石、三水铝石、锆石等矿物的结晶度研究；在研究陨石冲击事件的关键地质科技问题中，有研究者也采用了红外光谱法，利用黑云母和石英的结晶度变化过程表征冲击压力作用的变化。

（6）矿物中包裹体研究：研究矿物中的包裹体有助于了解矿物的形成环境和演化过程。利用红外显微镜附件对单个包裹体进行红外光谱法测试是研究单个包裹体的有效手段之一。另外在石油地质中红外光谱法也被用于有机包裹体研究。通过测得的有机包裹体红外光谱图计算有机质的烷基链碳原子数和正烷烃直链碳原子数，从而能划分油气成藏期和确定油气包裹体的成熟度。

今天的红外傅立叶光谱北京有关的说明就先聊到这里啦，想指导更多有关于傅立叶红外光谱测气体的东西，可以移步到官网去查看哦，会有更多的惊喜等着你哦。

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