傅里叶变换红外光谱仪

　　一引言

　　傅里叶变换红外分光光度计是最新一代的红外光谱仪。它克服了色散型光谱仪分辨能力低、光能量输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。它不仅可以测量各种气体、固体、液体样品的吸收、反射光谱等，而且可用于短时间化学反应测量。目前，红外光谱仪在电子、化工、医学等领域均有着广泛的应用。

　　二、基本原理

　　傅里叶变换红外分光光度计主要由光学测量部分和金卜算机部分组成。其光学测量部分目前大多是迈克耳逊干涉仪组成。干涉仪将由光源来的信号以千涉图的形式送往计算机进行傅里叶变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。

　　图1为迈克耳逊干涉仪的示意图。它由互成直角的两块平面反射镜Ml、M:以及与M:、MZ分别成45。角的劈光器B和补偿器C所构成。其中平面镜M:可以沿箭头方向等速移动，而　　MZ为固定平镜。由光源S来的光被劈光器B分为相等的两部分:光束I和光束!。光束I按实线所表示的路径反射到可移动的反射镜M、上，然后又反射回来穿过劈光器B和补偿器C到达探测器D。另一光束I则以虚线表示，它穿过劈光器B和补偿器C射到固定反射镜M:上，然后由MZ反射回来，在劈光器B上再反射一次，最后在探测器D处与光束I会合。补偿器C的作用是使两束光在到达探测器D时，各自都分别以相同的次数(4次)通过光学材料B和c(B和C是用同一光学材料制成)。当两束光到达D时，其光程差将随可移动反射镜Ml的往复运动而周期性变化。基于光的相干原理，在探测器D处得到的是一个强度变化为余弦形式的信号。在连续改变光程差的同时，记录下中央干涉条纹的光强变化，就得到千涉图，作出此干涉图函数的傅里叶余弦变换，就得到了光谱。

　　图2为傅里叶变换光谱仪工作原理示意图。由迈克耳逊干涉仪出来的干涉强度信号为实数偶函数，利用傅里叶变换的对称性可得谱函数，其运算通过电子计算机完成，它由模拟数　　字转换器(A/D)，傅里叶余弦变换运算器，数字模拟转换器(D/A)组成，最后直扶显示出光谱遥

　　三、傅里叶变换红外光谱仪的优点

　　与棱镜和光栅光谱仪相比，傅里叶变换光谱仪具有以下优点:

　　(1)很高的分辨能力。傅里叶变换红外光谱仪的分辩能力主要取决于反射镜的最大移动行程L和移动质量，移动行程越大，分辨能力就越高，一般可移动距离在几十厘米左右，　　也有长达二米的。这样傅里叶变换红外光谱仪可以做到很高的分辨率。而光栅型光谱仪，光栅的刻痕密度受到色散的要求不可能过密，若要达到与傅里叶变换光谱仪同等的分辨率，光栅的尺寸将要长达米数量级，这给设备和小型化都带来很大的不便。一般棱镜光谱仪的分辨能力达到1厘米已很不容易，光栅光谱仪也只是在个别光谱范围(1000厘米‘)能达到　　0.2厘米，但傅里叶光谱仪在全红外光谱范围内达到0.1厘米并不困难。