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以棱鏡或光柵作色散元件的儀器雖歷史較久且不斷改進(jìn)，但畢竭避限性較大，并因此曾使光電開關(guān)紅外光譜的譜學(xué)中處于弱熱。20世紀(jì)80年代發(fā)生了戲劇性變化，由于快速傅里葉變換算法FFT的發(fā)展和推廣，加上電子計算機和激光技術(shù)的發(fā)展，使得傅里葉變換紅外光亦測量基本實現(xiàn)了實時顯示、記錄，它的一系列優(yōu)越性終于凸現(xiàn)來，商品化傅里葉光譜儀大量涌現(xiàn)，紅外光譜進(jìn)入前所未有的繁榮時代。 FOURIER變換紅外光亦儀沒有色散元件，主要由光源、檢測器、計算機和記錄儀組成。核心部分為干涉儀，它將光源來的信號以干涉圖的形式送往計算機進(jìn)行傅里葉變換紅外光亦儀變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。與色散型紅外光亦儀不同，其檢測器通常使用光電型紅外傳感器。 儀器中的Michelson干涉儀的作用是將光源發(fā)出的光分成兩光束后，再以不同的光程差重新組合，發(fā)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)兩束光的光程差為/2的偶數(shù)倍時，則落在檢測器上的相干光相互疊加，產(chǎn)生明線，其相干光強有極大值;相反，當(dāng)兩束光的光程差的奇數(shù)倍時，則落在檢測器上的相千光相互抵消，產(chǎn)生暗線，相干光強度有極小值。由于多色光的干涉圖等于所有各單色光干涉圖的加合，故得到的是具有中心極大，并向兩邊迅速衰減的對稱干涉圖包含光源的全部頻率和與該頻率相對應(yīng)的強度信息，所以，如有一個有紅外吸收的樣品放在干涉儀的光路中，由于樣品能吸收特征波數(shù)的能量，結(jié)果所得到的干涉圖強度曲線就會相應(yīng)地產(chǎn)生一些變化。包括每個頻率強度信息的干涉圖，可借數(shù)學(xué)上的傅里葉變換技術(shù)對每個頻率的光強進(jìn)行計算，從而得到吸收強度或透過率和波數(shù)變化的普通光譜圖。 相比于色散型的紅外光譜分析儀，傅里葉變換紅外光譜儀的特點如下： 1、掃描速度極快。傅里葉變換儀器是在整掃描時間內(nèi)同時測定所有頻率的信自習(xí)，一般只要1s左右即可。因此，它可用于測定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型紅外光譜儀，在任何一瞬間只能觀測一個很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常需要8、15、30s等。 2、具有很高的分辨率。通常傅里葉變換紅外光譜儀分辨率達(dá)0.1-0.005cm-1，而一般棱鏡型的儀器分辨率有3cm-1，光柵型紅外光譜儀分辨率也只有0.2cm-1. 3、靈敏度高。因傅里葉變換紅外光譜儀不用狹縫和單色器，反射鏡面又大幫能量損失小，到達(dá)檢測器的能量大，可檢測10-8g數(shù)量級的樣品。 4、除此之外，還有光亦范圍寬，測量精度高重復(fù)性可達(dá)0.1%，雜散光干擾小，樣品不受因紅外聚集而產(chǎn)生的熱效應(yīng)影響等優(yōu)點。 |
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