傅里叶变换红外光谱仪器技术和应用

　　1引言

　　红外辐射是指频率13333一10cm’(0.75一1000卜m)之间的电磁辐射，由分子的振动、转动以及分子振动的组合能级跃迁所产生的光谱，一般出现在这一波数范围，被称为红外光谱。不同类型化合物包含有吸收特征频率红外辐射的化学基团，并且在每类化合物中有同样的带强度，这些带称为基团频率。根据基团频率和强度，可进行各种物质的定性鉴定和定量分析。由于红外光谱法具有独特的多功能性，它被称为分析科学的“工作马”。

　　傅里叶变换红外光谱法(FTIR)是基于测量干涉图进行傅里叶变换而得到光谱图的方法。自五十年代多路性优点和高通量优点的提出，六十年代快速傅里叶变换算法(FFT)、红外探测器、氦氖激光器和小型计算机技术的进展，为FTIR仪器和技术的速发展和广泛应用奠定了基础。目前它已取代了色散型红外光谱仪，并成为分析化学中应用最广的仪器之一。

　　2 FTIR仪器

　　2. 1基本结构

　　FT1R光谱仪是由光学系统、电子电路、计算机数据处理、接口和显示系统等各个部分组成。图1是作者等研制的FB-1型可见近红外傅里叶变换光谱仪原理图，反映了典型仪器的基本结构和工作过程。

　　2. 2主要部件

　　干涉仪是FTIR光谱仪的核心，一般包括主干涉仪和激光干涉仪，主干涉仪用于获得样品干涉图，激光干涉仪则用于实现主干涉图的等间隔取样、动镜速度和移动距离的监控。也有仪器使用白光干涉仪以保证每次扫描在同一过零点开始取样。干涉仪光程扫描方式基本上分为移动式与转动式两种，移动式扫描光学元件有平面镜、光楔、双面反射镜、逆向反射器等，转动式有平行平板、角锥棱镜和双面镜等。本课题组新设计一种垂直双面镜扫描干涉仪并获得专利，其特点是程差与动镜转角有良好的线性关系，既保持了移动扫描干涉仪的通量优点，又可在适当转角范围内使用匀速转动扫描，具有良好稳定性(图2)。

　　光源、分束器和探测器是仪器的重要部件，通过选用不同的元件，FTIR光谱仪已可复盖从真空紫外到远红外063200-4cm-')的宽光谱范围。 计算机系统大多为专用机、字长20-- 32位，内外存贮容量已达300MB以上，用阵列处理器加快运算速度。由超级

　　小型机和多个CPU微处理器同时工作方式可使测量、数据处理和输出同时进行。一些仪器通过接口与外部大型计算机联网传送数据。计算机系统具有多种数据处理功能，并日益完善。

　　2. 3商品仪器

　　从60年代远红外慢扫描FTIR光谱仪投放市场到适用于化学分析的中红外快扫描FTIR光谱仪问世，从70年代高分辨研究型转向80年代中分辨常规