紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源，單色器，探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。根據(jù)分光裝置的不同，分為色散型和干涉型。對(duì)色散型雙光路光學(xué)零位平衡紅外分光光度計(jì)而言，當(dāng)樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后，分子的振動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷，透過(guò)的光束中相應(yīng)頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應(yīng)輻射的強(qiáng)度差，從而得到所測(cè)樣品的紅外光譜。
傅立葉變換紅外光譜儀被稱(chēng)為第三代紅外光譜儀，利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復(fù)色紅外光相互干涉，形成干涉光，再與樣品作用。探測(cè)器將得到的干涉信號(hào)送入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅立葉變化的數(shù)學(xué)處理，把干涉圖還原成光譜圖。
電磁光譜的紅外部分根據(jù)其同可見(jiàn)光譜的關(guān)系，可分為近紅外光、中紅外光和遠(yuǎn)紅外光。遠(yuǎn)紅外光（大約400-10cm-1）同微波毗鄰，能量低，可以用于旋轉(zhuǎn)光譜學(xué)。中紅外光（大約4000-400cm-1）可以用來(lái)研究基礎(chǔ)震動(dòng)和相關(guān)的旋轉(zhuǎn)-震動(dòng)結(jié)構(gòu)。更高能量的近紅外光（14000-4000cm-1）可以激發(fā)泛音和諧波震動(dòng)。紅外光譜法的工作原理是由于震動(dòng)能級(jí)不同，化學(xué)鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動(dòng)頻率取決于分子等勢(shì)面的形狀、原子質(zhì)量、和最終的相關(guān)振動(dòng)耦合。為使分子的振動(dòng)模式在紅外活躍，必須存在雙極子的改變。具體的，在波恩-奧本海默和諧振子近似中，例如，當(dāng)對(duì)應(yīng)于電子基態(tài)的分子哈密頓量能被分子幾何結(jié)構(gòu)的平衡態(tài)附近的諧振子近似時(shí)，分子電子能量基態(tài)的勢(shì)面決定的固有振蕩模，決定了共振頻率。然而，共振頻率經(jīng)過(guò)一次近似后同鍵的強(qiáng)度和鍵兩頭的原子質(zhì)量聯(lián)系起來(lái)。這樣，振動(dòng)頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來(lái)。簡(jiǎn)單的雙原子分子只有一種鍵，那就是伸縮。更復(fù)雜的分子可能會(huì)有許多鍵，并且振動(dòng)可能會(huì)共軛出現(xiàn)，導(dǎo)致某種特征頻率的紅外吸收可以和化學(xué)組聯(lián)系起來(lái)。常在有機(jī)化合物中發(fā)現(xiàn)的CH2組，可以以“對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)伸縮”、“剪刀式擺動(dòng)”、“左右搖擺”、“上下?lián)u擺”和“扭擺”六種方式振動(dòng)。
一般分為兩類(lèi)，一種是光柵掃描的，很少使用；另一種是邁克爾遜干涉儀掃描的，稱(chēng)為傅立葉變換紅外光譜，這是目前廣泛使用的。 光柵掃描的是利用分光鏡將檢測(cè)光(紅外光)分成兩束，一束作為參考光，一束作為探測(cè)光照射樣品，再利用光柵和單色儀將紅外光的波長(zhǎng)分開(kāi)，掃描并檢測(cè)逐個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)度，整合成一張譜圖。 傅立葉變換紅外光譜是利用邁克爾遜干涉儀將檢測(cè)光(紅外光)分成兩束，在動(dòng)鏡和定鏡上反射回分束器上，這兩束光是寬帶的相干光，會(huì)發(fā)生干涉。相干的紅外光照射到樣品上，經(jīng)檢測(cè)器采集，獲得含有樣品信息的紅外干涉圖數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換后，得到樣品的紅外光譜圖。傅立葉變換紅外光譜具有掃描速率快，分辨率高，穩(wěn)定的可重復(fù)性等特點(diǎn)，被廣泛使用。
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