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傅里葉紅外光譜儀是一種在化學(xué)分析領(lǐng)域占據(jù)重要地位的儀器，它基于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)紅外輻射的吸收特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的深入分析，其工作原理涉及多個(gè)關(guān)鍵步驟，光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過(guò)單色器后成為特定波長(zhǎng)的光，照射到待測(cè)樣品上。當(dāng)紅外光的頻率與分子中某些基團(tuán)的振動(dòng)頻率相同時(shí)，分子會(huì)吸收紅外光的能量，導(dǎo)致透射光的強(qiáng)度減弱。探測(cè)器負(fù)責(zé)測(cè)量透射光的強(qiáng)度變化，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析和處理，得到紅外光譜圖。
從結(jié)構(gòu)上看，傅里葉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)等部分組成。常見的光源有能斯特?zé)?、硅碳棒和鎳鉻絲等。能斯特?zé)粼谑覝叵聻榉菍?dǎo)體，加熱至約800°C時(shí)成為良導(dǎo)體，但其在約1400°C時(shí)會(huì)因腐蝕而損壞，且操作不便，需要預(yù)熱。硅碳棒則在低電壓下即可達(dá)到微紅熱狀態(tài)，具有堅(jiān)固、廉價(jià)且壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，啟動(dòng)迅速，但需注意防止過(guò)度冷卻時(shí)的熱震破裂。鎳鉻絲光源具有強(qiáng)度高、耐用性好的特點(diǎn)，可在較高溫度下工作，適用于需要高亮度和穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)景。
單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)紅外光分解成單一波長(zhǎng)的光，以便對(duì)樣品進(jìn)行特定波長(zhǎng)的掃描。它通常由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件(如光柵或棱鏡)、反射鏡和出射狹縫等組成。通過(guò)準(zhǔn)確的機(jī)械裝置或電子控制系統(tǒng)，單色器能夠準(zhǔn)確地選擇和調(diào)節(jié)所需的波長(zhǎng)，確保進(jìn)入樣品的光是單一且純凈的。
探測(cè)器則是將透射過(guò)樣品的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的關(guān)鍵部件。常用的紅外探測(cè)器包括熱電偶、熱釋電探測(cè)器和光電導(dǎo)探測(cè)器等。熱電偶利用溫差電效應(yīng)，當(dāng)紅外光照射到熱電偶的一端時(shí)，該端溫度升高，與另一端產(chǎn)生溫差，從而產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，其響應(yīng)速度較慢，但靈敏度較高。熱釋電探測(cè)器則基于熱釋電效應(yīng)，當(dāng)溫度變化導(dǎo)致晶體表面電荷變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可測(cè)量的電信號(hào)，它具有較快的響應(yīng)速度和較寬的動(dòng)態(tài)范圍。光電導(dǎo)探測(cè)器利用半導(dǎo)體材料的光電導(dǎo)效應(yīng)，當(dāng)紅外光照射到半導(dǎo)體材料上時(shí)，材料的電導(dǎo)率發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電信號(hào)，其靈敏度和響應(yīng)速度都較高，但通常需要在低溫下工作。
計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制儀器的各個(gè)部件，如光源的開關(guān)、單色器的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)、探測(cè)器的信號(hào)采集等，并對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理和分析。通過(guò)專門的軟件，計(jì)算機(jī)可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為紅外光譜圖，并進(jìn)行基線校正、峰識(shí)別、數(shù)據(jù)擬合等操作，幫助用戶快速準(zhǔn)確地獲取樣品的化學(xué)信息。
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