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紅外吸收光譜儀工作原理

日期:2024-09-25 01:19
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摘要:
光柵型雙光路光學(xué)零位平衡紅外吸收光譜儀的整體結(jié)構(gòu)原理如下:光源發(fā)出的紅外輻射被兩個(gè)凹面鏡反射成兩束收斂光,分別形成測(cè)試光路和參比光路,兩束光首先通過樣品室,然后到達(dá)斬光器,使測(cè)試光路和參比光路的光交替通過入射狹縫成像,并進(jìn)入單色器,經(jīng)衍射光柵色散后,按照頻率的高低,依次通過出射狹縫,由濾光器濾去非紅外波長范圍的輻射后,被反射鏡聚焦在真空熱電偶檢測(cè)器上。

當(dāng)測(cè)試光路的光被樣品吸收而減弱后,由于測(cè)試光路和參比光路的能量不平衡,使到達(dá)檢測(cè)器的光強(qiáng)度,以斬光器的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為周期交替變化,使檢測(cè)器的輸出信號(hào)在恒定電壓的基礎(chǔ)上,伴隨著斬光器頻率的交變電壓而不斷變化,此交流信號(hào)經(jīng)放大器放大后,就可驅(qū)動(dòng)記錄筆伺服馬達(dá),記錄樣品吸收情況的變化,于此同時(shí)光柵也按一定速度運(yùn)動(dòng),使到達(dá)檢測(cè)器上的紅外入射光的波數(shù)隨之改變。這樣由于記錄紙與光柵的同步運(yùn)動(dòng),就可繪出光吸收強(qiáng)度隨波數(shù)變化的紅外吸收光譜圖。

傅里葉變換紅外吸收光譜儀工作原理

由紅外光源發(fā)出的紅外光經(jīng)準(zhǔn)直為平行光束進(jìn)入干涉儀,干涉儀由定鏡、動(dòng)鏡和光束分離器組成,定鏡固定不動(dòng),動(dòng)鏡和沿入射光方向做平行移動(dòng),光束分離器可讓入射的紅外光一半透光,另一半被反射,當(dāng)光源的紅外光進(jìn)入干涉儀后,通過光束分離器的光束1入射到動(dòng)鏡表面,另一半被光束分離器反射到定鏡構(gòu)成光束2,光束1、2又會(huì)被動(dòng)鏡和定鏡發(fā)射回到光束分離器,并通過樣品室再被反射到檢測(cè)器,當(dāng)兩束光到達(dá)檢測(cè)器時(shí),其光程差隨動(dòng)鏡的往復(fù)運(yùn)動(dòng)周期性的變化,從而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

傅里葉變換紅外光譜儀可通過一個(gè)聯(lián)接界面(光管或流通式)實(shí)現(xiàn)與氣相色譜、高效液相色譜、超臨界液體色譜的聯(lián)用,而為有機(jī)結(jié)構(gòu)分析提供新的有效手段。

傅里葉變換紅外吸收光譜儀

前述以色散元件棱鏡、光柵作為分光系統(tǒng)的**代和**代紅外光譜儀已不能滿足近代科技發(fā)展的需要,它們的掃描速度慢,不適用于動(dòng)態(tài)反應(yīng)過程的研究和痕量分析。隨光學(xué)、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,20世紀(jì)70年代研制出第三代傅里葉變換紅外光譜儀,它不使用色散元件,而由光學(xué)探測(cè)和計(jì)算機(jī)兩部分組成,光學(xué)探測(cè)部分分為邁克爾遜干涉儀,可將光源系統(tǒng)送來的信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào),以干涉圖形式送往計(jì)算機(jī),經(jīng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速傅里葉變換數(shù)學(xué)處理計(jì)算后,可將干涉圖轉(zhuǎn)換成紅外光譜圖。傅里葉變換紅外光譜儀由光源(硅碳棒、高壓汞燈)、邁克爾遜干涉儀、樣品室、檢測(cè)器(熱電量熱計(jì)、汞鉻啼光檢測(cè)器)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和記錄顯示裝置組成。

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