基于红外光谱傅里叶变换的SPR分析技术

　　1引言

　　傅里叶变换红外光谱仪(Fourier TransformInfrared Spectroscopy)，简称FT-IR，是根据光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度计，不同于依据光的折射和衍射原理分光光度计的色散型红外光谱仪。它已经向全功能仪器化方向发展，与其连用的技术有FTIR一拉曼光谱(RAMAN ) , FTIR-显微镜、FTIR一色谱等技术〔1〕。表面等离子共振检测方法作为重要的生化分析技术，近年来得到了广泛的重视，基于此次项技术的连用检测方法也越来越多，红外光谱分析基础上的表面等离子共振分析技术就是其中之一。它由傅里叶红外光谱检测装置和表面等离子共振系统组成，简称FTIR-SPR o

　　2 FTIR-SPR原理及基本构成

　　傅里叶红外光谱仪是由红外光源、干涉仪(迈克耳逊干涉仪)、样品室、检测器、计算机及记录仪主要部件构成的。傅里叶红外光谱仪的核心部分是光学系统的迈克耳逊干涉仪，将迈克耳逊干涉仪产生的干涉光信号变成干涉图，然后进行傅里叶积分变换就可以得到可以明确样品属性的红外光谱图.

　　2.1迈克耳逊干涉仪

　　迈克耳逊干涉仪是FTIR的核心部件，它的组成如图1所示，干涉仪由2个互成90°的平面镜:固定镜M1、动镜M2、光源以及检测器组成。

　　当定镜和动镜距分束器距离相等时，即零相位点—ZPD(位置M2.3) , I路光、B路光到达检测器时光程相同，产生相位干涉，亮度最大。当动镜移动1/4 λ(位置M2.2)时，此时光程差为1/2 λ，相位相差1/2 λ,相位相反，干涉抵消，亮度最小。动镜移动1/2 λ(位置M2.1)时，相位相同，产生相长干涉，亮度最亮。对波长固定的单色光，在动镜移动过程中将得到强度不断变化的余弦干涉波，动镜以某一恒定速度移动时检测器得到的信号强度将随相位的叠加而呈现余弦图。当人射光为连续波长的多色光时，得到的则是具有中心极大的并向两边衰减的对称干涉图.

　　2. 2数学物理意义

　　用迈克耳逊干涉仪得到了含有人射光谱的信息，这些信息就包含了样品信息。然而，从这些极为相似的干涉图去辨认各种物质的吸收光谱是极为困难的，必须把频域干涉图经过傅里叶变换变成熟悉的空间域表达形式。

　　考虑为复色光的情况，对于空间频率(或波数)为δ1、 δ2 , .... δn，共n种成分的复色相干光，在空间域中的数学表达式为:空间x处的电场强度Ex是各频率成分δ(i=1......n)在x处的电场强度Ei的叠加[2]:

　　因为波数为δ光强与其振幅A(δ)有确定的数学关系，因此可以把电场的振幅A换成不同波数的光的强度P(δ)，相应的Ex换成P(x)，上面的表达式成为: