傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备

1、傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪132概述概述傅里叶变换红外光谱学基本原理傅里叶变换红外光谱学基本原理红外光谱样品制备红外光谱样品制备1概述 红外光谱的定义：红外光谱的定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。1概述区域名称区域名称波长波长( (m)m) 波数波数(cm(cm-1-1) ) 能级跃迁类型能级跃迁类型近红外区近红外区泛频区泛频区0.75-2.50.75-2.513158-13158-40004000

2、OHOH、NHNH、CHCH键的键的倍频吸收倍频吸收中红外区中红外区基本振动基本振动区区2.5-252.5-254000-4004000-400分子振动分子振动/ /伴随转伴随转动动远红外区远红外区分子转动分子转动区区25-30025-300400-10400-10分子转动分子转动红外光区分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。其中中红外区是研究和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱.1概述色散型色散型 用棱镜或衍射光栅进行分光 干涉型干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）用干涉仪代替色散装置，形成干涉光束后通过样品 1930年第一台年第一台棱镜分光单光束棱镜分光单光束1946年

3、棱镜年棱镜分光双光束分光双光束60年代年代光栅分光光栅分光70年代傅立叶年代傅立叶变换光谱仪变换光谱仪2傅里叶变换红外光谱学基本原理FTIR光谱仪的光学系统示意动镜固定镜劈光器样品光源激光器检测器(干涉谱图)干涉仪2傅里叶变换红外光谱学基本原理 同相同相 相长干涉相长干涉 异相异相 相消干涉相消干涉+=+=8检测器检测器定镜定镜 l 0 -l干涉仪干涉仪动镜动镜IR 光源光源分束器分束器BM光程差光程差 = 0BMBF=BF2傅里叶变换红外光谱学基本原理99Detector定镜定镜干涉仪干涉仪动镜动镜 l 0 -lIR Source分束器分束器BM光程差光程差 = 1/4 BM - 1/8 B

4、F=BF检测器检测器2傅里叶变换红外光谱学基本原理1010定镜定镜检测器检测器 干涉仪 动镜动镜 l 0 -lIR Source分束器分束器光程差光程差 = 1/2 BM - 1/4 BF=BMBF2傅里叶变换红外光谱学基本原理112傅里叶变换红外光谱学基本原理当动镜以匀速运动时，信号强度呈余弦波变化2-12-2在数学上， () 被称为B()的cosine傅里叶变换。光谱要从干涉图 () 的cosine傅里叶逆变换计算得到。这就是傅里叶变换光谱名称的来源。 2-3单色光的干涉图2傅里叶变换红外光谱学基本原理二色光干涉图二色光干涉图公式2-92傅里叶变换红外光谱学基本原理连续光源干涉图连续光源干

5、涉图2-42-5cosine傅里叶傅里叶变换对变换对2傅里叶变换红外光谱学基本原理170018001900210022002300-3-2-101234D at a Poi nt sVol t s170018001900210022002300-3-2-101234D at a Poi nt sVol t s5001000150020002500300035004000510152025303540W avenum bersEm i ssi vi t y5001000150020002500300035004000510152025303540W avenum bersEm i ssi vi

6、t ybkg: FFTsam : FFT50010001500200025003000350040002030405060708090W avenum bersTransm i t tanceR at i o2傅里叶变换红外光谱学基本原理红外光谱仪的分辨率红外光谱仪的分辨率分辨率：v = v1- v2当光程差增加到这两个单色谱线干涉图相差一个余弦波时，认为能分辨开。此时光程差为分开两条谱线的最大光程差L。 0 由干涉仪动镜的移动距离决定L=m1=m/1= (m+1)2=(m+1)/( 1+) =2傅里叶变换红外光谱学基本原理最高分辨率取最高分辨率取决于仪器动镜决于仪器动镜移动的最长有移动的最长

7、有效距离效距离一般红外光谱测定采用4 cm-1的分辨率。根据需要选用不同档次的分辨率 从64 到0.0625。研究级的红外光谱仪的最高分辨率 0.125以上3红外光谱样品制备(1) (1) 固体样品的制备固体样品的制备 将1mg固体试样与150mg干燥的优级纯KBr混合，用玛瑙研钵研磨到粒度小于2m，装入模具内，在油压机上或手动压片制成透明薄片，即可用于测定。 a.a.压片法压片法: : 缺点：与样品发生离子交换，样品晶型改变。 3400和1600 cm-1出现水的吸收峰。(消除溴化钾吸附水,红外灯下烘烤0.5或者将纯溴化钾的吸收光谱作为参考光谱）注：当分子式中含有注：当分子式中含有HCI时时

8、 避免阴离子交换用氯化钾压片法避免阴离子交换用氯化钾压片法发表论文时须注明溴化钾压片b.糊状法糊状法: 在玛瑙研钵中，将干燥的样品（几毫克）研磨成细粉末。然后滴入12滴液体石蜡液体石蜡混研成糊状，涂在KBr或NaCl制成的盐窗上，进行测试。此法可消除水峰的干扰。缺点：缺点：液体石蜡本身有红外吸收，光谱中出现碳氢吸收峰，此法不能用来研究饱和烷烃的红外吸收。氟油（全氟代石蜡油）氟油（全氟代石蜡油）：能得到40001300 cm-1 样品光谱。而石蜡油在1300下没有吸收带。可以互为补充3红外光谱样品制备(2) (2) 液体样品的制备液体样品的制备3红外光谱样品制备 a. 液膜法液膜法油状或粘稠液体，直接滴在两块盐片之间，形成没有气泡的毛细厚度液膜，然后用夹具固定，放入仪器光路中进行测试。液膜厚度为5-10m时，测得的吸光度比较合适。对极性样品的清洗剂一般用CHCl3，非极性样品清洗剂一般用CCl4。b. b. 液体吸收池法液体吸