红外线光谱仪原理
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理是一种分析技术，用于研究物质的结构、组成和化学性质。
它基于物质分子对红外光的吸收特性进行分析。
红外光谱是由红外辐射区域的电磁波组成的。
红外光的频率范围通常从1×10^12 Hz到3×10^14 Hz，对应的波长范围从0.8
微米到1000微米。
物质分子在这个频率范围内对特定波长的
红外光有吸收的能力，这与分子结构和化学键的特性有关。
原理上，红外吸收光谱是通过测量红外光通过待测物质后的强度变化来进行的。
当红外光通过物质时，分子会吸收与其振动和转动相对应的能量。
物质中的不同化学键和功能团会产生不同的吸收峰，这样就能通过红外光谱图谱来确定物质的结构和组成。
红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。
光源产生红外光束，经过样品室后，光束中的红外光被样品吸收或透射，然后进入光谱仪。
光谱仪将红外光根据其波长分解成不同的频率，并将其转换为电信号。
最后，检测器测量电信号的强度，形成红外光谱图。
红外吸收光谱原理的优势在于其非破坏性和高分辨率的特点。
它可以应用于各种领域，如化学、材料科学、生物科学等。
通过对物质的红外吸收光谱进行分析，可以快速得到物质的结构信息和组成成分，为研究和实际应用提供有价值的信息。
红外光谱检测原理
红外光谱检测原理红外光谱检测原理概述在化学领域，红外光谱检测是一项重要的分析检测技术。
它利用物质分子在红外光谱范围内的特征振动和转动来识别和定量分析样品中的化学物质。
其原理是将样品置于红外光源和探测器之间，通过照射样品后所发生的红外光谱状况得出一系列信息，用以分析样品中的化学物质成分、分子结构、状态等相关信息。
红外光谱的基本原理红外光谱是指物质在特定波长的红外辐射下发生量子激发而产生的谱线，这些谱线所呈现的振动和转动信息可以用于判定物质的结构和成分。
红外光谱的来源是红外辐射，也称为红外线，波长通常在8000至200cm^-1之间。
这段区间可以根据波数描绘，波数为每秒振动，以cm^-1作单位。
该波长区间涵盖了分子中振动模式的主要类型，因此足以用于分析和鉴定物质的结构和成分。
小分子分子的红外吸收谱由振动-转动谱和原子自由移动谱组成。
基于布尔定理和运动求和原理，每种化学键类型都能具有一定的红外吸收频率和强度（与其振动模式有关）。
C-H，O-H和N-H 都具有不同的吸收频率，根据这些频率，我们可以确定样品成分和分子结构。
红外光谱的实验流程在进行红外光谱检测时，一般需要进行以下步骤：1. 收集样品：从要测试的原料或者样品中获取一个可以测试的组分（例如气体或者溶液）。
2. 预处理样品：对样品进行必要的预处理。
去除杂质和水分等。
3. 测试样品：使用一个红外光谱仪测试样品。
4. 分析数据：根据样品振动和转动的谱线以及吸收频率和强度等参数来确定样品成分、分子结构等信息。
红外光谱仪1. 光源：红外光谱仪中使用红外辐射光源，如Nernst灯、热电导灯和Halogen灯等。
2. 互相作用的样品和光线：通过对样品处于放置于一个样品池中，在此把紫外线、红外线或可见光投射至此处的方式来激发样品，样品吹风机息怀发生转动和振动。
这些相位发生了变化之后便会与样品中的质子或化学基团之间相互作用进而发生吸收。
3. 接受器：红外光谱仪的接受器会检测样品中吸收的红外线光量。
红外光谱
羰基的吸收谱带在1900~1650cm 羰基的吸收谱带在1900~1650cm-1 ，吸收峰峰形 尖锐或稍宽，吸收强度大，多为最强峰或次强 峰，是判断有无羰基化合物的主要依据。 醛和酮的羰基伸缩振动对应的吸收峰为 1740~1720cm 1740~1720cm-1 。 碳碳双键伸缩振动出现在1680~1620cm 碳碳双键伸缩振动出现在1680~1620cm-1 一般 情况下强度较弱。
红外光谱的作用
1．官能团定性分析-----特征频率 官能团定性分析-----特征频率 2．推测分子结构-----红外光谱和其它信息 推测分子结构-----红外光谱和其它信息 4．定量分析 -----朗伯比尔定律 -----朗伯比尔定律 红外吸收光谱现已在有机合成、 石油化工、 红外吸收光谱现已在有机合成 、 石油化工 、 医 药、农药、染料、助剂、添加剂、表面活性剂和高聚 农药、染料、助剂、添加剂、 物等产品的定性鉴定和结构测定中发挥了重要作用， 物等产品的定性鉴定和结构测定中发挥了重要作用， 在工业生产和科学研究中获得广泛的应用。 在工业生产和科学研究中获得广泛的应用。它与紫外 吸收光谱法、核磁共振波谱法和质谱法相互配合使用， 吸收光谱法、核磁共振波谱法和质谱法相互配合使用， 已成为进行有机结构剖析的有效手段。 已成为进行有机结构剖析的有效手段。
红外吸收过程
UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱） UV——分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱） IR——分子振动和转动能级的跃迁 IR——分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱） 振转光谱）
红外光谱的表示方法
T~λ曲线 T~λ曲线 →前密后疏
104 σ (cm−1 ) = λ(µm)
T ~σ曲线 →前疏后密 ~σ曲线
红外吸收光谱术语： ：
红外光谱仪原理及应用
红外光谱仪原理及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊红外光谱仪这玩意儿。
这东西啊，就像是一个超级敏锐的“侦探”，能帮我们解开物质世界的好多秘密呢！你想想看，红外光谱仪就像是有一双神奇的眼睛，能看到我们肉眼看不到的东西。
它通过接收物质发出的红外线，然后分析这些红外线的特征，就能告诉我们这个物质到底是啥成分，是不是很厉害？这就好比我们听声音能辨别出是谁在说话一样，红外光谱仪就是通过红外线来辨别物质的“声音”。
它的原理其实并不复杂。
物质在受到红外线照射的时候，会吸收特定波长的红外线，就像人对不同的食物有不同的喜好一样。
而这些被吸收的特征波长，就像是物质的“指纹”，是独一无二的。
红外光谱仪就是抓住这些“指纹”，然后告诉我们物质的身份信息。
那红外光谱仪都有啥用呢？用处可大啦！在化学领域，科学家们用它来分析化合物的结构，就像给化合物做一个详细的“体检”。
在材料科学里，它能帮助我们了解材料的性能和成分，看看这材料是不是符合要求。
在生物医药方面，它能检测药物的成分和质量，确保我们吃进去的药是安全有效的。
比如说，在制药厂里，红外光谱仪就像是一个严格的“质检员”。
每一批生产出来的药品都要经过它的检测，只有合格了才能流向市场。
要是没有它，哎呀，那可不敢想象会有多少不合格的药品在市面上流通呢！在环境监测中，它也能大显身手。
可以检测空气中的污染物，让我们知道空气质量好不好。
这就好像有一个小卫士在时刻守护着我们的环境，一旦发现有“坏家伙”，马上就发出警报。
红外光谱仪还能帮我们研究历史文物呢！通过分析文物上的物质成分，能让我们更好地了解古代的工艺和文化。
是不是很神奇？总之，红外光谱仪这个小宝贝可真是太重要啦！它就像一把神奇的钥匙，能打开物质世界的无数秘密大门。
有了它，我们对世界的认识就能更加深入、更加准确。
所以啊，朋友们，可别小看了这红外光谱仪，它虽然不声不响的，但却在默默地为我们的生活和科学研究做出巨大的贡献呢！让我们一起为这个神奇的“侦探”点个赞吧！。
红外光谱仪的原理及应用
红外光谱仪的原理及应用
红外光谱仪是一种利用红外光谱技术来测试物质或物质表面的一种仪器。
它的原理是利用物质在不同波长红外线下吸收或散射不同程度的光来分析物质的性质。
红外光谱仪主要有两种工作方式：吸收光谱和反射光谱。
吸收光谱是利用物质吸收红外光的能量来分析物质的性质，反射光谱是利用物质反射红外光的能量来分析物质的性质。
红外光谱仪应用非常广泛，主要应用在化学、石油、农业、食品、医药、环境、生物等领域。
如分析石油中的含量，鉴定药物成分，检测食品中毒素，监测环境污染等。
红外光谱仪的原理
红外光谱仪的原理是利用物质在不同波长红外线下吸收或散射不同程度的光来分析物质的性质。
红外线是一种电磁波，其频率在可见光之外，波长在700纳米到1纳米之间。
当红外线照射到物质上时，物质中的分子会吸收其中的能量。
每种物质都有其特有的吸收光谱，因此可以利用这些吸收光谱来分析物质的性质。
红外光谱仪通常包括一个红外光源、一个分光仪、一个探测器和一个计算机控制系统。
红外光源发出红外线，分光仪将红外线分成不同波长的光束，探测器检测物质对不同波长的吸收程度，计算机控制系统将检测数据处理成可视化的光谱图。
红外光谱仪还可以进行反射光谱和透射光谱的测试，其原理是一样的。
反射光谱是利用物质对红外线的反射能力来分析物质的性质。
而透射光谱是利用物质对红外线的透射能力来分析物质的性质。
红外光谱技术是一种非接触式的分析方法，不会对样品造成破坏，可以在试样的原始状态下进行测试，因此被广泛应用于各种领域。
红外光谱的检测原理
红外光谱的检测原理
红外光谱的检测原理是基于物质吸收、散射和透射红外光的特性。
红外光谱仪通过向样品中发射一束宽频谱的红外光，然后检测样品对不同频率红外光的吸收程度。
红外光谱检测原理的基本步骤如下：
1. 发射红外光：红外光源发射出一束宽频谱的红外光，通常范围为4000至400 cm^-1（波长为
2.5至25 μm）。
2. 样品与红外光的相互作用：发射的红外光经过样品时，会与样品分子内部的共振频率相吻合的红外光被吸收。
不同样品具有不同的化学键、官能团和分子结构，因此对红外光的吸收也有所不同。
3. 探测红外光的强度：检测器会测量透过样品的红外光的强度变化。
吸收红外光后，样品中的化学键会发生振动和转动，并使红外光的强度减弱。
4. 绘制红外光谱图：将检测到的红外光强度与红外光的频率或波数进行关联，可以绘制出样品的红外光谱图。
这个谱图通常呈现为一个曲线，横坐标表示波数或频率，纵坐标表示吸收强度。
根据红外光谱图的特征峰位、峰形和峰强度，可以确定样品中的化学键种类、官能团和分子结构。
红外光谱的检测原理被广泛应用在化学、材料科学、制药、食品安全等领域，用于物质的鉴定、质量控制和分析。
红外线光谱与物质结构分析
红外线光谱与物质结构分析红外线光谱分析技术是一种无损的、快速且灵敏的分析方法，可以对物质的化学结构进行分析和识别。
红外线光谱是在波长范围为0.78~1000微米的红外线区域内进行测量，利用物质中不同振动模式对应的不同波数进行结构分析。
这种技术在化工、医药、材料科学等各个领域有着广泛的应用。
一、红外线光谱的基本原理物质的分子由原子通过或化学键或氢键结合而成。
这些原子通过在分子中振动、转动或伸缩等方式运动而相互作用，因此每个分子都有着其特有的振动光谱。
红外线光谱技术就是通过测量物质吸收、反射、散射等光的信息，以得出分子中原子间的互相作用及其振动模式，进而分析物质的结构、成分和性质。
二、红外线光谱应用的对象红外线光谱可以用于分析各种化学物质，例如：有机化合物、矿物、材料等。
1、有机化合物有机化合物通常由C-O、C-N、C=C、C-H、N-H、O-H、S-H、C≡C等化学键构成。
这些化学键分别对应着不同的振动模式，因此在红外线光谱图上可以清晰地显示出化学键的吸收峰。
有机化合物的红外线光谱可以用于识别化合物的结构和化学键类型。
2、矿物矿物的红外线光谱可以用于确定其化学成分、物相同定、晶体结构以及矿物中的配位离子等。
例如，炭酸盐矿物的红外线光谱中有一个特定的吸收带- v3 (CO3) ，其位置和强度与不同的矿物和孔隙水体沉积所产生的环境因素有关。
因此，炭酸盐矿物的红外线光谱可以用于矿物化学、地质环境和孔隙水渗透性的研究。
3、材料红外线光谱可以用于分析各种材料，例如聚合物、陶瓷、金属等。
利用这种技术可以对材料的化学成分、结构和性质进行深入研究和分析。
三、红外线光谱的数据解释红外线光谱可以用于分析物质的结构和化学成分，但是在解释光谱数据时需要特殊的技术和经验。
以下是一些常见的解释方法：1、吸收峰位置红外线吸收峰的位置和强度与所测化合物的结构和化学键类型有关。
吸收峰的频率可以提供关于结构中原子键属性的信息，而吸收峰的强度则反映出原子中相互作用力的大小。
傅里叶变换红外光谱仪的工作原理介绍 光谱仪工作原理
傅里叶变换红外光谱仪的工作原理介绍光谱仪工作原理傅里叶变换红外光谱仪,简称为傅里叶红外光谱仪，同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪；紧要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、掌控电路板和电源构成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
工作原理：红外线和可见光一样都是电磁波，而红外线是波长介于可见光和微波之间的一段电磁波。
红外光又可依据波长范围分成近红外、中红外和远红外三个波区，其中中红外区（2.5～25μm；4000～400cm—1）能很好地反映分子内部所进行的各种物理过程以及分子结构方面的特征，对解决分子结构和化学构成中的各种问题较为有效，因而中红外区是红外光谱中应用广泛的区域，一般所说的红外光谱大都是指这一范围。
红外光谱属于吸取光谱，是由于化合物分子振动时吸取特定波长的红外光而产生的，化学键振动所吸取的红外光的波长取决于化学键动常数和连接在两端的原子折合质量，也就是取决于的结构特征。
这就是红外光谱测定化合物结构的理论依据。
红外光谱作为“分子的指纹”广泛的用于分子结构和物质化学构成的讨论。
依据分子对红外光吸取后得到谱带频率的位置、强度、形状以及吸取谱带和温度、聚集状态等的关系便可以确定分子的空间构型，求出化学建的力常数、键长和键角。
从光谱分析的角度看紧要是利用特征吸取谱带的频率推断分子中存在某一基团或键，由特征吸取谱带频率的变化推想靠近的基团或键，进而确定分子的化学结构，当然也可由特征吸取谱带强度的更改对混合物及化合物进行定量分析。
而鉴于红外光谱的应用广泛性,绘出红外光谱的红外光谱仪也成了科学家们的重点讨论对象.傅立叶变换红外（FT—IR）光谱仪是依据光的相干性原理设计的，因此是一种干涉型光谱仪，它紧要由光源（硅碳棒，高压汞灯），干涉仪，检测器，计算机和记录系统构成；大多数傅立叶变换红外光谱仪使用了迈克尔逊（Michelson）干涉仪，因此试验测量的原始光谱图是光源的干涉图；然后通过计算机对干涉图进行快速傅立叶变换计算，从而得到以波长或波数为函数的光谱图，因此，谱图称为傅立叶变换红外光谱，仪器称为傅立叶变换红外光谱仪。
红外线分析仪的作用与应用
红外线分析仪的作用与应用什么是红外线分析仪红外线分析仪（Infrared Spectrometer）也称为红外线光谱仪，是一种利用物质分子在特定波长的红外光的区域内吸收或发生散射、反射而得到样品的光谱特征的仪器设备。
其原理是将白炽灯等光源发出的光通过一个分光装置将光分为多种波长的光，然后照射到测试物质表面与其相互作用，最后记录下被测试物质所吸收、散射或反射的光谱信息。
红外线分析仪的作用红外线分析仪适用于各种物质的物理、化学性质分析，广泛用于工业、农业、医学、环保及科研等领域。
具有如下几个特点：1. 高灵敏度红外线分析仪可对物质的分子构成进行详细分析，其灵敏度高，可检测到样品中微量成分的存在。
2. 快速分析与其他传统的分析方法相比，红外线分析仪具有方法简单、快速分析、精度高等优点，可以有效提高工序中的分析效率。
3. 可靠性强红外线分析仪可以通过对样品分子的振动吸收谱进行分析，可以对样品的物理、化学等性质进行准确的分析。
通过对样品的特殊光谱分析，可以在无需破坏样品的情况下，对样品的特定分子成分进行分析，也可以详细鉴别材料的成分、内部结构以及化学状态等。
红外线分析仪的应用红外线分析仪在各个领域中都有广泛的应用，以下是几个常见的应用：1. 化学行业在化学制造行业中，红外线分析仪可以快速分析化学物品的结构和性质，同时可以检测有毒或有害化学物质，以确保产品的质量和安全性。
2. 医学领域在医学领域中，红外线分析仪可以用于检测生物分子，例如蛋白质、DNA或RNA等。
此外，它也可以用来确定药物中的活性成分和化合物配方，从而确定药品质量。
3. 石油行业在石油行业中，红外线分析仪可以用来检测石油中的化学组分，例如，红外线分析仪可以用来检测石油中的硫化氢、二氧化碳、氨气等。
4. 食品分析在食品行业中，红外线分析仪可以用来检测食品中的成分和营养素，例如，化学成分、脂肪含量、果糖含量、蛋白质含量、氨基酸含量等。
5. 环境领域在环境领域中，红外线分析仪可以用来检测大气中的气态物质，例如，S02、NOx等；也可以用于测定各种环境污染物，如甲醛、苯、酚等。
红外光谱原理及仪器剖析
红外光谱原理及仪器剖析红外光谱是研究物质分子结构、官能团及分子间相互作用的重要方法之一、它通过测量物质在红外辐射下的吸收、散射、透射等现象得到的信息，来揭示物质的化学、物理性质。
红外光谱的原理是基于物质吸收和发射红外辐射的现象。
在物质的红外光谱图谱中，吸收峰对应着物质分子中不同官能团振动状态的特征，通过对标准物质的红外光谱图谱进行比对，可以确定待测样品的化学成分和结构。
红外光谱仪是用于测量物质红外光谱的专用仪器，主要由光源、样品室、光学系统和检测器等部分组成。
光源可以采用红外灯、光电导、红外激光等，它会发射红外光，在光学系统中被聚焦后通过样品室中的待测样品。
样品室是红外光谱仪的核心部件，通常包括样品支架和透明窗口。
待测样品经过样品支架放置在样品室中，透明窗口能够让红外光通过并与样品发生作用。
样品室的设计还考虑了对样品温度和气氛的控制，以保证测量的准确性和可靠性。
光学系统是将从光源发出的红外光聚焦到样品上，并将样品经过红外光照射后产生的信号转换为电信号。
它主要包括光栅、透镜、反射镜等光学元件，通过精确的光学调节，可以将红外光的信息传递到检测器上。
检测器是红外光谱仪的另一个重要部件，它将从样品中散射或透射出来的红外光信号转换为电信号。
常用的检测器有热电偶、半导体探测器和光电二极管等。
这些检测器对不同波段的红外光有不同的响应特性，可以适应不同光谱测量的需求。
红外光谱仪的工作过程通常包括样品的准备、测量条件的设定和数据分析等步骤。
首先，将待测样品制备成适当形式，如固体样品经过研磨、液体样品经过稀释等。
然后，设定红外光谱仪的测量条件，包括光源的选择、采集光线的范围和速度等。
最后，将测量到的红外光谱数据进行分析，通常通过与标准物质光谱图谱的比对来确定样品的组成和结构。
红外光谱在有机化学、生化分析、材料科学等领域有着广泛的应用。
通过红外光谱技术，可以快速、准确地确定复杂化学物质的结构和官能团。
此外，红外光谱还可以用于研究物质的溶解、聚合、脱附等过程，为新材料的设计和开发提供参考。
红外光谱分析技术及其应用
红外光谱分析技术及其应用红外光谱是一种被广泛应用于分析化学和材料科学领域的技术。
该技术通过测量物质在红外区域的光吸收和散射来研究物质的结构和成分。
红外光谱分析技术在药物研发、环境监测、食品安全等众多领域都有重要应用。
本文将从红外光谱的原理、仪器设备以及应用领域等方面进行论述。
一、红外光谱的原理红外光谱分析是利用物体对红外辐射的吸收特性来研究物质的结构和成分。
物体中的化学键（如C-H、O-H等）能够在特定波长的红外光下发生共振吸收。
通过对吸收光谱的测定和解释，可以确定物质中存在的官能团以及分子结构。
红外光谱技术作为一种非破坏性的分析方法，对于固体、液体、气体等不同状态的物质都有适用性。
二、红外光谱仪的设备红外光谱仪是进行红外光谱分析的关键设备。
它由光源、样品区、光学元件、光谱仪和探测器等部分组成。
光源通常采用红外线辐射源，如热辐射源或者红外激光器。
样品区是红外光谱仪中样品放置的区域，通常采用透明的窗口材料，如钠氯化物盘、锂氟化镁片等。
光学元件的作用是将红外光束聚焦到样品上，并将经过样品的光线收集和分散。
常用的红外光学元件有平面反射镜、棱镜和光栅等。
其中，平面反射镜常用于固体样品的测量，棱镜和光栅常用于液体样品或气体样品的测量。
光谱仪用于解析红外光谱仪所收集到的光信号。
常见的光谱仪包括单色仪、分光仪和差分光谱仪等。
探测器用于将光信号转化为电信号，以供进一步的处理和分析。
常用的探测器有热电偶、焦平面阵列和光电二极管等。
三、红外光谱分析的应用红外光谱分析技术在各个领域都有广泛的应用。
以下将介绍几个常见的应用领域。
1. 化学领域：红外光谱分析技术在化学合成、反应动力学、物质结构以及化学品的成分分析中起到关键作用。
通过红外光谱分析，可以快速准确地确定化合物的官能团和分子结构，推测反应机理，并进行催化剂的表征。
2. 药物研发：红外光谱分析在药物研发过程中具有重要意义。
通过红外光谱分析，可以对药物中的活性成分、溶剂残留、纯度、晶型等进行检测和分析，保证药物的质量和安全性。
红外光谱仪实验报告
红外光谱仪实验报告【红外光谱仪的基本原理】用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。
IR 光谱主要是定性技术，但是随着比例记录电子装置的出现，也能迅速而准确地进行定量分析。
红外光谱根据不同的波数范围分为不同的三个区：近红外区13.，330~4000厘米-1中红外区4000~650厘米-1远红外区650~10厘米-1根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下： (1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。
(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构； (3)图谱解析。
【红外光谱仪的应用】红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。
红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。
已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索，进行分析鉴定。
利用化学键的特征波数来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。
由于分子中邻近基团的相互作用，使同一基团在不同分子中的特征波数有一定变化范围。
此外，在高聚物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。
【实验步骤】1. 了解仪器的基本结构及工作原理2. 红外光谱仪的准备①打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定30分钟以上，方可测定；②打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up中设置实验参数；③实验参数设置3. 红外光谱图的测试①液体样品的制备及测试将可拆式液体样品池的盐片从干燥器中取出，在红外灯下用少许滑石粉混入几滴无水乙醇磨光其表面。
光学光谱学中的红外光谱技术
光学光谱学中的红外光谱技术红外光谱技术是光学光谱学中一项重要的分析方法，广泛应用于化学、物理、生物等领域。
本文将对红外光谱技术的基本原理、仪器设备以及应用进行介绍。
一、红外光谱技术的基本原理红外光谱技术是利用物质在红外辐射下吸收、散射和透射的特性来研究物质的结构和性质。
红外辐射的波长范围介于可见光和微波之间，通常以波长单位为cm^-1进行表示。
这种辐射具有穿透性，可以穿过许多物质并被吸收，因此能够提供物质的结构信息。
红外光谱仪主要由光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理系统等组成。
光源通常采用红外光源，如红外线灯或红外线激光器。
样品室用于放置样品并调节光路，在通常情况下，样品室需要保持真空或者由干燥无氧气氛填充。
光学系统用于将入射的红外光聚焦到样品上，并收集经过样品后的光信号。
检测器负责将收集到的光信号转化为电信号，并通过数据处理系统进行处理和分析。
二、红外光谱技术的应用红外光谱技术在化学、物理、生物等领域有着广泛的应用。
化学应用方面，红外光谱技术可以用来研究物质的化学结构以及化学反应的机理。
通过红外光谱分析，我们可以判断有机化合物的官能团类型和位置，进而确定其结构。
此外，红外光谱还可用于鉴定和定量分析样品中的有机或无机成分。
物理应用方面，红外光谱技术可以用来研究固体材料的晶体结构以及分子之间的相互作用。
通过测量样品在不同温度下的红外光谱，可以研究材料的热性质和相变过程。
另外，红外光谱技术还可应用于表面科学研究，如表面吸附现象的研究以及薄膜的制备和表征等。
生物应用方面，红外光谱技术可以用来研究生物分子的结构和功能。
通过红外光谱分析，可以了解蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的二级结构和构象变化。
此外，红外光谱还可用于研究细胞、组织和体液等生物样品中的化学成分和分子组成。
三、红外光谱技术的进展与挑战近年来，随着技术的不断发展，红外光谱技术在分析领域的应用得到了广泛拓展。
例如，近红外光谱技术已经应用于农业、食品和医药等行业，实现了对大规模样品的快速检测和分析。
红外光谱原理及仪器
红外光谱原理及仪器红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于研究物质分子之间的相互作用以及它们的结构。
红外光谱原理及仪器的了解对于理解红外光谱分析的过程和结果有着重要的意义。
红外光谱原理基于分子的振动和转动。
当物质受到红外辐射时，分子中的键振动或分子整体的转动会吸收特定的红外波长。
红外光谱谱图是以波数或波长为横坐标，吸收强度为纵坐标的图像，可以提供物质内部结构信息和化学键的类型。
红外光谱仪器主要由光源、样品室、分光器、探测器和数据处理系统组成。
常见的红外光源包括红外灯和四极矩阵，它们可以产生红外光谱所需的波数范围。
样品室用于放置样品，并保证样品在红外辐射下的稳定性。
分光器负责分离不同波数的红外光，通常采用光栅或光柱的结构，可以选择不同的波数范围进行分析。
探测器用于测量样品对红外辐射的吸收，常见的探测器包括热电偶和半导体探测器。
数据处理系统可以将探测到的信号转化为谱图，并进行数据处理和分析。
红外光谱仪器有多种类型，包括紫外-可见-红外光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和激光光谱仪等。
紫外-可见-红外光谱仪可以覆盖广泛的波数范围，可以进行吸收谱和透射谱的测量。
傅里叶变换红外光谱仪利用傅里叶变换技术将时间域的信号转换为频率域的信号，具有高分辨率和高灵敏度，广泛应用于红外光谱分析。
激光光谱仪利用激光器产生的单色激光进行谱线选择和测量，具有高分辨率和高灵敏度，适用于对微量样品的分析。
红外光谱仪通过测量样品与红外光的相互作用，可以提供丰富的信息。
红外光谱可以用于确定物质的结构和组成，识别有机化合物的官能团和键的类型，检测无机物质的配位化学和晶体结构。
此外，红外光谱还可以用于研究化学反应的动力学和机理，以及分析样品中的杂质和探测污染物。
总之，红外光谱原理及仪器是一种重要的分析技术，可以用于研究物质的结构和组成。
通过选择适当的红外光源、样品室、分光器、探测器和数据处理系统，红外光谱仪可以提供高分辨率、高灵敏度和广泛的波数范围，适用于多种样品和应用领域的分析。
红外光谱仪的原理及应用实验
红外光谱仪的原理及应用实验1. 引言红外光谱仪是一种常用的分析仪器，用于研究物质在红外波段的吸收谱。
它可以通过分析物质在不同波长的红外光下的吸收强度，来确定样品的成分、结构和性质。
本文将介绍红外光谱仪的工作原理，并介绍红外光谱仪的应用实验。
2. 红外光谱仪的工作原理红外光谱仪的工作原理基于物质在红外光波段的吸收特性。
红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱分析装置和检测器四部分组成。
2.1 光源光源通常使用红外辐射强度较高的产生器，如红外线灯或热辐射体。
光源发出的红外光经过光学系统聚焦到样品上。
2.2 样品室样品室是放置样品的区域，通常使用气密的室内空间。
样品可以以固体、液体或气体形式存在。
2.3 光谱分析装置光谱分析装置用于将红外光谱仪接收到的红外光信号进行分光分析。
其中包括光栅、准直透镜和检测器。
光栅用于将红外光信号按波长进行分离，准直透镜用于调整光线的方向和平行度，检测器用于转换光信号为电信号。
2.4 检测器检测器用于检测并测量样品吸收的红外光信号。
其常用的类型有热电偶、半导体探测器和光电二极管。
3. 红外光谱仪的应用实验红外光谱仪的应用实验主要包括样品的制备和光谱的测量。
以下是典型的红外光谱实验步骤：3.1 样品的制备1.选择合适的样品，如固体、液体或气体。
2.对于固体样品，可以使用压片法将样品制成薄片。
对于液体样品，可以使用压片法将其与适量的固体混合并制成薄片。
对于气体样品，可以使用凝聚法将其转化为液体形态，然后进行制片。
3.注意在样品制备过程中保持样品的纯净度，避免污染。
3.2 光谱的测量1.打开红外光谱仪，预热一段时间，使其达到工作温度。
2.将制备好的样品放置在样品室中，并关闭室门使其处于气密状态。
3.选择适当的红外光谱范围和分辨率，并设置光谱仪的参数。
4.启动光谱测量，记录光谱仪所得到的红外光谱图。
3.3 数据分析1.使用适当的光谱分析软件打开红外光谱图，对光谱进行进一步的处理和分析。
红外光谱仪的使用
红外吸收光谱的使用一、实验目的(1) 了解红外光谱仪的基本结构和工作原理；(2) 学习红外光谱仪的样品制备方法；(3) 学习红外光谱仪的操作；(4) 掌握红外光谱的分析二、红外吸收光谱仪的基本结构和工作原理2.1 分子振动振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。
如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。
如果用的光源是红外光波长范围，即0.78~10000um，就是红外吸收光谱；如果用的是强单色光，如激光，产生的是激光拉曼光谱。
（1）物质对光的吸收具有选择性：1）核外电子对光子的吸收，吸收范围（1~20eV）使其由基态跃迁到激发态。
2）分子振动对光子的吸收，吸收范围（0.05~1eV）3）分子转动对光子的吸收，吸收范围（0.05eV以下）（2）分子振动模型：（3）分子振动吸收条件I 分子振动频率与红外光谱段的某频率相等；II 分子在振动过程中，能引起偶极矩的变化；III 必须遵守旋律原则。
2.2 红外光谱（2）红外光谱的表示连续的红外光与分子相互作用时，若分子中原子间的振动频率恰好与红外波段的某一频率相等时就会引起共振，使光的透射强度减弱。
（3）红外光谱图的特征I 谱带数目II 吸收带的位置III 谱带的形状IV 谱带的强度（4）影响红外光谱图的因素（5）红外谱带的划分I 特征谱带区：（4000~1333 cm^-1，或2.5~7.5um）II 指纹谱带区：（1333~ 667 cm^-1 ，或7.5~15 um）（6）红外吸收光谱的特点I 特征性高；II 不受物质的物理状态的限制，气、液、固均可测定；III 所需测定的样品数量极少，只需几毫克甚至几微克；IV 操作方便，测定速度快，重复性好；V 已有的标准图谱较多，便于查阅。
VI 缺点和局限性：灵敏度和精确度不够高，含量<1%就难以测出，目前多用于定性分析。
红外线光谱仪产生的光谱
红外线光谱仪产生的光谱
红外线光谱仪产生的光谱可以分为以下几类：
1. 连续光谱：红外线光谱仪通过传统的连续光源（如炉管、石英灯等）产生宽频率范围的光源，这种光源的光谱呈现连续的频率特征。
2. 线性光谱：红外线光谱仪可以使用一些特定的滤光片、反射镜或光栅等光学元件，使它只照
亮特定波长范围内的样品，从而获得线性光谱。
3. 光栅光谱：红外线光谱仪中常采用光栅元件，它通过将光线分散成不同波长的成分，然后利
用一个探测器来测量不同波长的光强，从而得到一个波长和强度的图谱。
这种光谱可以提供更
详细的频率信息。
4. 反射光谱：红外线光谱仪还可以测量物体的反射光谱。
它通过将光源照射到待测物上，然后
测量物体对光的反射情况，从而获取物体的红外反射光谱。
总的来说，红外线光谱仪产生的光谱可以是连续的、线性的、光栅的或反射的，具体取决于光
源和测量方式。
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紅外線光譜儀的分析方法
早期的紅外線光譜儀雖然簡單，但 是此儀器的出現使的化學家在有機 與無機及生化分子的鑑定上面出現 了極大的革命性變化。 而且其結構的決定也變的大為省時 而且有效。
紅外線光譜儀 (infrared spectrum)外觀圖
紅外線光譜儀是一種有重要的分析方法，尤其利用傅立葉轉換紅外線光譜 (FTIR)來獲得光譜資訊，是一項強而有力的分
簡諧振盪中振動能量的吸收僅涉及一個振動量子數的變化，即 ∆v = ± 1 ， 但在非簡諧振盪中則無此限制。 所謂的 基本振動 是指振動分子從 v = 0 的振動基能態能階吸收能量激發到 v =1 的能階上去。 如圖三 所示。 倍頻(overtone)吸收則涉及振動分子數的變化大於2的情況。 而組合譜帶(combination band)則涉及兩個以上的振動模式同時吸收。
(圖七) A:紅外光訊號 B: 白光訊號 C: 雷射干涉波紋參考訊號
紅外線光源與檢測器
紅外線光源為一通電加熱可達1500~2200K的白熱電阻棒所產生的熱輻射能。 在中紅外光區常用的光源為熾棒(glow bar)光源及能斯特發光體(Nernst glower) 。熾棒為碳化矽棒。能斯特發光體是由稀土族氧化物所製。
Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
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引言 紅外線光譜儀分析技術原理
紅外線光譜儀與分子動能量的關係。
紅外線光譜儀儀器
擴散反射法
通常固體樣品可以與溴化鉀粉末壓成薄片或不需加壓以擴散反射法 (diffusion reflectance method)加以測定。 擴散反射法是將來自光源的紅外光在橢圓體的鏡面上反射後聚焦在照射於 樣品(細微顆粒)的表面。紅外光於表面穿透數個微米之後再反射並經過另 一橢圓體鏡的反射後，收集於裝置的一端以便進入FTIR儀器的之干涉器 區域。對於固體粉末或粉末表面的測定，此法常常被採用。
(圖九) 擴散反射裝置
紅外線光譜的定性分析方法
紅外線光譜的定性分析方法通常 可由特徵頻率光譜區 (4000~1300cm-1)的特徵吸收頻 率來判定分析物可能含有哪些 官能基，以便推斷可能的分子結 構。 然後再進一步對分析物的光譜與 可能結構的分子的紅外線光譜加 以鑑定。此時指紋區之光譜 (1300~400cm-1)對分子的鑑定就 特別的有用。 因為結構分子的微小差異就能造 成光譜圖形的改變。若指紋區的 光譜非常吻合，則幾乎可以確認 是由相同的分子或物質所產生。
(表二)為傅立葉轉換紅外線光源，光束分裂片及偵檢器的適用範圍
傅立葉轉換紅外線光譜儀的優點
與傳統的紅外線光譜儀比較，傅立葉轉換紅外線光譜儀除了高解 析度之外(<0.1cm-1)，其頻率的再現性非常好。 此頻率再現性之特性對於光譜必須相减以便修正背景或者扣除其 他物種的光譜特別有用。 傅立葉轉換紅外線光譜儀另有三大優點:
紅外線光譜學
紅外線光譜學是研究某化學分子的或者化學物種因為吸收(或發射) 紅外線輻射，而在某些震動的模式下產生震動，藉助於紅外線光譜 的分析使化合物的結構與含量得以決定。
光區 近 IR 中IR 遠IR 最常用IR 波長範圍(μm) 0.78~2.5 2.5~50 50~1000 2.5~15
(表一) 紅外線光譜區的劃分
內反射法
若是固體或粉末樣品不易被紅外光穿透或是要得到固體表面的光譜圖， 則可以應用內反射法[internal reflection spectroscopy (IRS) or attenuated total reflectance (ATR)]或擴散反射法加以測定。
(圖八) 多次內反射裝置 (a)樣品放置 (b)內反射光徑示意圖
圖一 正辛烷的紅外線光譜 (波數範圍由600~4000cm-1)
(圖二) 聚苯乙烯薄膜的紅外線吸收光譜 如圖二 被吸收的的輻射頻率是分子振動所吸收的能量。分子振動時，分子內各原子不 時的對於其平衡位置作振動，振動的模式數目會隨著分子所含原子的數目而增多，而且 越趨於複雜。 若是分子具有線性的結構，則分子會有 3N-5個基本振動模式(fundamental vibrational mode)。 其中 N表示分子所含原子的數目。 若是分子結構具有非線性結構，則會有3N-6個基本振動。 Ex CO具有3(2)-5=1個基本振動模式，H2O具有3(3)-6=3個基本振動模式。 振動模式可以依照原子間的鍵長或鍵夾角的改變而表現為伸縮運動或彎曲振動。 振動運動是可量子化的，所以一個振動模式的行為可以視為簡諧運動
光源的分類與偵檢器的適用範圍。 傅立葉轉換紅外線光譜儀的優點。
紅外線光譜儀的分析方法
樣品的處理法。 定性分析方法。
材料分析的應用
實例簡介。
引言
在談到傅立葉轉換紅外線光譜儀之前，必須先提到紅外線光譜儀 ( infrared spectrum) ;IR 最初是在1950年末期用來鑑定有機化合物 的一種工具。
其由光源發射出來的輻射被分為兩道光束。一束通過樣品槽區，另一數通過參考區， 並經由調減器到切斷器使得參考光束與樣品光束能交替到達單色光器，在經過光柵將 輻射散開來，轉成電子訊號，再經轉換成為光譜訊號。其需要較多時間來進行光譜的 掃描。
傅立葉轉換紅外線光譜儀 (FTIR)
非分散型的儀器即為傅立葉轉換紅外線光譜儀。
樣品的處理 依照其物理狀態或存在介質環境的不同所呈現出來的紅外線光譜圖 會有所不同，因此需要有正確的處理技巧才能得到所要的光譜資料。 1. 氣體樣品及低沸點的液體樣品 將低沸點液體的蒸氣或氣體引入氣體容槽(gas cell)中加以測定。 槽長可以從幾公分到幾十公尺。 2. 溶液樣品 其為將樣品溶在溶劑中，而溶劑會因為某部分光譜區的吸收而無 法完全穿透。為了避免喪失此光譜區的訊息，容槽厚度必須减小或可 以選用吸收位置不同的溶劑來加以測定。 3. 液體樣品 若是作定性的的光譜測定，可以將一滴純液體滴於一鹽片上，再 用另一鹽片夾起來，放在樣品之架上固定。 4. 固體樣品 固體樣品可以磨成細粉分散在液體油膏或者固體粉末介質中進行 測定。
振動模式之選擇法則
(selection rule)
在室溫下，大部分的分子通常是以最低的振動能階存在著。當分子吸收恰 當的能量而被激發到更高的振動能階時，分子的振幅也會隨著加大。 然而並非所有的的基本振動都會出現在紅外線光譜中。實際上，基本振動 譜帶的出現的數目取決於選擇法則(selection rule)。 選擇法則要求分子在吸收光量子時，振動模式必須隨著偶極矩而改變，否 則無法出現在紅外線光譜中。 事實上，偶極矩是否能改變可以藉由分子(或者振動模式)的對稱性來加以 判別。
干涉系統
由圖六知道傅立葉轉換紅外線分光儀的三個干涉系統: 1. 紅外光系統(系統1) 提供干涉圖型 2. 雷射干涉波紋參考系統(系統2) 能精確而規律的決定取樣間隔 3. 白光系統(系統3) 用來精確的決定每次取樣掃描時的啟動 此三個干涉設統的時域訊號如圖七所示
這三個干涉系統的時域信號經由傅立葉 轉換的處理(由電腦程式軟體處理)，即 可獲得頻域訊號的紅外線光譜圖。
系統1紅外光的輻射路徑 系統2雷射輻射路徑 系統3白光的輻射路徑
(圖六) 傅立葉轉換紅外線光譜儀
由光源(S1)發射出來的輻射經過光束分裂片(B1)後，分為兩道光束分別到達固定鏡 面(M1)與活動鏡面(MM1)之後再回到分裂片，通過樣品槽(T1)進入檢測器。 由上圖知道，傅立葉轉換紅外線光譜儀除了光源之外，儀器組件與傳統式的分散型 儀器有顯著的不同。
一般紅外線光譜區(中IR)
依照振動又可分為: 1.特徵頻率區 (characteristic- group frequency region; 4000~1300cm-1) 其可以顯現分子的一些官能基的吸收頻率。 2.指紋區(finger-print region; 1300cm-1 以下) 可以顯現分子結構的細微差異。 紅外線光譜分析在定性與定量上已經被廣泛的應用。對於有機化合物 及一些無機化合物的鑑定與分析幫助很大，那是因為紅外線光譜具 有獨特的指紋區能夠提供許多有用的資訊。
水分子的三種基本振動模式
考慮水分子的基本振動模式如圖四所示。
H H O H HO (b) 伸縮振動(不對稱)
(圖四)
H
O
H
(a)伸縮振動(對稱)
(c) 彎曲振動
(a)兩個O-H鍵可以彼此同相(in phase)拉伸(對稱伸縮) (b)以不同相或異相(out phase)拉伸(不對稱壓縮) (c)H-O-H鍵角在彎曲振動(bending vibration)時也可以改變稱為 發生剪運動(scissoring motion)
(a)
(b)
(a) Adsorbate dipole ┴ surface plane 1. image dipole formed via the response of the conduction electrons 2. net dipole = 2 x (magnitude of adsorbate dipole) 3. energy only lost to the vibration with dynamic dipole ┴ surface plane (b) Adsorbate dipole // surface plane 1. image dipole formed via the response of the conduction electrons 2. net dipole = 0 3. no energy loss to the vibration with dynamic dipole // surface plane