远程红外光谱
红外光谱_百度百科
分区
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1. 红外光谱的分区 通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区 (25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频 振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。 由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最 多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。通常所说的 红外光谱即指中红外光谱。 2. 红外谱图的分区
谐振动时，这种振动方式称简正振动。
含n个原子的分子应有3n-6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3n-5个简正振动方式。以 非线性三原子分子为例，它的简正振动方式只有三种。在v1和v3振动中，只是化学键的伸长和缩 短，称为伸缩振动，而v2的振动方式改变了分子中化学键间的夹角称为变角振动,它们是分子振动 的主要方式。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此，当分子的振动状态改变 时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子的振动，而产生红外吸收光谱。
远红外光谱、中红外光谱和近红外光谱
远红外光谱、中红外光谱和近红外光谱红外光谱是一种重要的分析技术，可用于确定分子的结构、化学成分和特性。
根据波长范围的不同，可以将红外光谱分为远红外光谱、中红外光谱和近红外光谱。
本文将分别介绍这三种光谱的原理、应用和优缺点。
一、远红外光谱远红外光谱的波长范围通常为400-10 cm-1，对应的波数为2500-1000 cm-1。
远红外光谱是红外光谱中波长最长、能量最低的一种，其能量范围适用于固体、高分子、矿物和金属等化合物的分析。
远红外光谱的应用广泛，包括但不限于以下领域：1. 软物质研究：远红外光谱可以用于研究软物质，如生物大分子（如蛋白质、纤维素等）和聚合物（如聚乙烯、聚丙烯等）的分子结构和动力学特性。
2. 矿物学研究：远红外光谱可以用于分析矿物的组分和结构，以及区分不同类型的矿物。
3. 化学研究：远红外光谱可以用于分析高分子和无机化合物，如纤维素、蛋白质、石墨、硅酸盐和金属氧化物等。
远红外光谱的优点包括分析广泛，分辨率高，可以用于研究分子结构和化学键的振动情况。
其缺点在于需要使用高级仪器和昂贵的样品制备，而且对于液体和气体等透明样品不够灵敏。
二、中红外光谱中红外光谱的波长范围通常为4000-400 cm-1，对应的波数为2.5-25 μm。
中红外光谱是较为常用的红外光谱，适用于研究有机化合物和小分子无机化合物的分析。
中红外光谱的应用领域较广泛，包括但不限于以下领域：1. 化学研究：中红外光谱可以用于分析各种化合物，如羟基、胺基、吡啶、醛基、酮基等有机官能团的振动情况，并在制药、医疗和能源等领域中发挥重要作用。
2. 表面分析：中红外光谱可以用于表面分析，例如检测薄膜、溶液和涂层的化学组成及结构，以及研究催化剂表面的反应。
3. 无机材料分析：中红外光谱可以用于分析各种无机材料，如石墨烯、氧化物和硅酸盐等。
中红外光谱的优点在于分辨率高，可灵敏地检测有机和无机化合物的分子结构。
其缺点是受到水分子的影响，因此需要采用专业的分析装置，且不能分析液体和气体等透明样品。
溶液的近红外光谱检测技术-概述说明以及解释
溶液的近红外光谱检测技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述近红外光谱技术作为一种非常重要的分析手段，被广泛应用于溶液的检测和分析领域。
通过对样品吸收、反射或透射光谱的测量，可以获取样品的化学信息，实现对溶液中各种成分的定量和定性分析。
近红外光谱技术具有快速、无损、非破坏性等优点，逐渐成为现代溶液分析的重要工具之一。
本文将深入探讨溶液的近红外光谱检测技术，包括其原理、应用与发展情况。
通过对该技术的全面介绍，希望读者能对近红外光谱在溶液分析中的作用有更深入的了解，并为未来相关领域的研究和实践提供参考依据。
1.2 文章结构本文主要分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分中，首先会对近红外光谱检测技术进行概述，介绍其基本原理和应用领域。
然后会详细描述本文的结构和目的，为读者提供一个整体的框架。
在正文部分，将首先介绍近红外光谱技术的基本概念和原理，包括光谱仪的构成以及如何进行光谱数据的采集和分析。
然后会重点讨论溶液的近红外光谱检测原理，包括溶液光谱的特征和检测方法。
最后会探讨该技术在不同领域的应用和发展情况。
在结论部分，将对文章中介绍的近红外光谱技术在溶液检测中的作用进行总结，概括其优势和局限性。
然后会展望未来该技术的发展方向，提出一些建议和展望。
最后会得出结论，强调该技术在溶液检测领域的重要性和前景。
1.3 目的本文的主要目的是探讨溶液的近红外光谱检测技术在化学分析和质量控制领域的应用。
通过对近红外光谱技术原理和溶液样品特性的分析，展示其在溶液成分分析、反应监测、溶解度测定等方面的优势和潜在应用。
同时，总结近红外光谱技术在溶液检测中的作用，探讨其未来的发展方向与挑战。
通过本文的研究，旨在为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴，推动近红外光谱技术在溶液检测中的进一步应用和发展。
2.正文2.1 近红外光谱技术简介近红外光谱技术是一种非常重要的分析检测技术，它利用近红外光波段（700-2500nm）的光谱信息来获取样品的化学信息。
布鲁克红外光谱仪阿尔法
布鲁克红外光谱仪阿尔法1.引言1.1 概述布鲁克红外光谱仪阿尔法是一款先进的分析仪器，用于测量和分析物质的红外光谱。
它采用了先进的技术，能够提供高质量的红外光谱数据，并广泛应用于各个领域的科学研究和工业生产中。
本篇文章将会对布鲁克红外光谱仪阿尔法进行详细介绍和分析。
首先，我们将对布鲁克红外光谱仪的基本原理进行解释，并介绍其主要构成部分和工作原理。
其次，我们将探讨布鲁克红外光谱仪在化学分析、药物研究、环境监测等领域的应用。
通过对这些应用案例的介绍，我们将展示布鲁克红外光谱仪在各个领域中发挥的重要作用。
本文的目的是全面介绍布鲁克红外光谱仪阿尔法的性能和应用。
通过了解其原理和应用案例，读者将能够更好地理解和利用这款仪器。
同时，我们也将对布鲁克红外光谱仪的未来发展进行展望，探讨其在科学研究和工业生产中的潜力和前景。
在接下来的正文部分，我们将详细介绍布鲁克红外光谱仪的各个方面，包括其结构、工作原理、性能参数等。
通过对这些内容的阐述和分析，读者将能够更深入地了解布鲁克红外光谱仪的特点和优势。
最后，在结论部分，我们将对整篇文章进行总结，并对布鲁克红外光谱仪的未来发展进行展望。
我们相信，通过本文的介绍，读者将能够更加全面地了解和认识布鲁克红外光谱仪阿尔法，并对其在科学研究和工业生产中的应用有更深入的认识和理解。
文章结构部分主要介绍了本文的篇章组织和框架安排。
通过清晰的文章结构，读者可以更好地理解文章内容和思路，并能轻松地找到所需信息。
本篇长文主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言引言部分以简要介绍文章的背景和问题为开端，旨在吸引读者的兴趣并引出文章的主题。
在引言部分，我们将依次介绍概述、文章结构和目的三个方面。
1.1 概述文章概述部分将对布鲁克红外光谱仪阿尔法进行概括性的介绍，包括其基本特点和应用领域。
读者通过概述部分可以初步了解文章所要讨论的主要内容。
1.2 文章结构文章结构部分即本节所在的内容。
在这一部分，我们将详细介绍本文的篇章组织和框架安排，包括各个章节的主题和内容概要。
近红外技术
表1 C-H各级基团倍频在近红外区的分布
频率 基频 合频 一级倍频 二级倍频 四级倍频 五级倍频 波长范围/nm 2900~3200 2200~2450 1600~1800 1150~1250 850~940 700~780 相对吸收强度 建议光程 1 0.01 0.01 0.001 0.0001 0.0005 0.1~4 mm 0.1~2 cm 0.1~2 cm 0.5~5 cm 5~10 cm 10~20 cm
五、特点
• 3.分析速度快，效率高 分析速度快， 分析速度快
近红外光谱的信息必须由计算机进行数 据处理及统计分析，一般一个样品取得光 谱数据后可以立刻得到定性或定量分析结 果，整个过程可以在不到2分钟内完成。 而且通过一次光谱的测量和已建立的相应 的校正模型，可同时对样品的多个组成或 性质进行测定。在工业分析中，可实现由 单项目操作向车间化多指标同时分析的飞 跃，这一点对多指标监控的生产过程分析 非常重要。已有的一些商品模型可以购买， 以节省很多建模的费用及时间。
采用多元校正方法及一组已知的同类样 品所建立的定量模型，可以快速得到相对 误差小于0.5%的测量结果。定性分析采用 模式识别分析方法，先取得一组已知样品 的吸光度分布模型，再测得待定性样品在 不同波长下的吸光度分布，用聚类原理确 定样品是否属于已有的模型。如果已知样 品有好几类，则可以从几种模型中选出最 接近的一类以定性。
三、仪器
（3）波长重现性 波长的重现性指对样品进行多次扫描， 谱峰位置间的差异，通常用多次测量某一 谱峰位置所得波长或波数的标准偏差表示 （傅立叶变换的近红外光谱仪器习惯用波 数cm-1表示）。波长重现性是体现仪器稳定 性的一个重要指标，对校正模型的建立和 模型的传递均有较大的影响，同样也会影 响最终分析结果的准确性。一般仪器波长 的重现性应好于0.1 nm。
原位衰减全反射红外光谱
原位衰减全反射红外光谱
原位衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）是一种非破坏性的分析技术，用于研究固体、液体和薄膜的化学结构和组成。
该技术结合了衰减全反射（ATR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）的优点，可以在不破坏样品的情况下获得高质量的红外光谱。
ATR-FTIR 的基本原理是将红外光通过一个特殊的晶体（通常是锗或硅），并将其反射到样品表面上。
当红外光与样品相互作用时，会产生吸收光谱，该光谱反映了样品的化学结构和组成。
ATR-FTIR 技术具有许多优点，包括非破坏性、快速、高灵敏度和高分辨率。
它可以用于分析各种类型的样品，包括固体、液体和薄膜。
此外，ATR-FTIR 还可以用于研究样品表面的化学反应和变化。
在实际应用中，ATR-FTIR 技术被广泛应用于材料科学、化学、生物学和环境科学等领域。
例如，它可以用于研究聚合物的结构和性能、分析药物的成分和质量、监测环境污染等。
总之，ATR-FTIR 是一种非常有用的分析技术，它可以提供关于样品化学结构和组成的重要信息，为研究和开发提供有力的支持。
傅里叶红外光谱在半导体材料中的应用
傅里叶红外光谱在半导体材料中的应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术是一种非常有用的分析工具，在半导体领域中有许多重要应用。
这项技术被广泛用于材料表征，由于FTIR技术非常灵敏，因此可以用来研究半导体材料的化学成分、结构和功能。
FTIR技术可以用来分析半导体的纯度和杂质浓度。
半导体材料通常需要非常高的纯度，以避免不期望的电子和空穴的寿命、载流子浓度和其他性质的变化。
使用FTIR技术分析半导体材料中的杂质浓度，可以为半导体制造商提供更准确、可重复的数据，以确定半导体材料是否符合其预期的要求。
FTIR技术可以用于研究半导体材料的内部结构和功能。
半导体材料中的晶格结构和缺陷可以通过频谱分析得到详细的描述。
在作为红外检测器材料的半导体中，FTIR技术可用于表征这些材料的有效带隙和光电性质。
通过使用FTIR技术，可以获得有关半导体材料和器件性能的关键信息。
FTIR技术可以用于研究化学反应的发生。
在半导体工业中，使用氧化物化学气相沉积法制备氧化硅层是一种重要的技术，通过使用FTIR技术，可以确定氧化硅层的化学成分和纯度。
在这种示例中，FTIR技术提供了分析化学反应所需的信息。
FTIR技术可以用于研究表面过程。
在半导体制造业中，需要对表面进行严格的控制。
通过使用FTIR技术，可以确定表面的化学组成和纯度，以及表面反应的发生，从而提供一些数据来控制半导体材料的制备与性能。
在半导体材料的制备过程中，FTIR技术的应用不仅限于纯度分析和表征，还能够提高半导体材料和器件的性能。
在制备红外检测器时，使用FTIR技术可确定其吸收谱和透射谱，从而确定其有效带隙。
这对于红外检测器的灵敏度和响应速度至关重要。
FTIR技术还可用于表征不同材料的成像系统或集成电路中的化学成分、功能和性能。
通过使用FTIR技术，可以确定半导体薄膜、窗口层、掺杂和其他异质结构的化学成分和厚度，从而优化器件的性能。
另一个应用领域是在半导体材料的质量控制和过程监测中使用FTIR技术。
近红外光谱
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三、近红外光谱定量及定性分析
3.1近红外光谱的定量分析
3.2近红外光谱的定性分析
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3.1近红外光谱的定量分析
近红外光谱的定量分析就利用化学分析 数据和近红外光谱数据建立模型，确定 模型参数，然后以这个模型去定量预测 某些信息（如浓度）的方法。
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定量分析过程具体步骤如下：
1．选择足够多的且有代表性的样品组成校 正集； ２．通过现行标准方法测定校正模型样品 的组成或性质； ３．测定校正模型样品的近红外光谱；
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1.3近红外光谱分析技术的特点
1）分析速度快，测量过程大多可在1min 内完成。因此在日常分析中，包括了样 品准备等工作时间，在5min以内即可得 到数据。近红外光谱分析技术的另一个 特点是通过样品的一张光谱，可以测得 各种性质或组成。 2)适用的样品范围广，通过相应的测样器 件可以直接测量液体、固体、半固体和 胶状体等不同物态的样品光谱。
近红外光谱记录的是分子中单个化学键 的基频振动的倍频和合频信息，它常常 受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频 和合频的重叠主导，所以在近红外光谱 范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动 的倍频和合频吸收。
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不同基团(如甲基、亚甲基、苯环等)或 同一基团在不同化学环境中的近红外吸 收波长与强度都有明显差别，NIR 光谱 具有丰富的结构和组成信息，非常适合 用于碳氢有机物质的组成与性质测量。 但在NIR区域，吸收强度弱，灵敏度相对 较低，吸收带较宽且重叠严重。因此， 依靠传统的建立工作曲线方法进行定量 分析是十分困难的，化学计量学的发展 为这一问题的解决奠定了数学基础。
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虽然建立模型所使用的样本数目很有限， 但通过化学计量学处理得到的模型应具有 较强的普适性。对于建立模型所使用的校 正方法，视样品光谱与待分析的性质关系 不同而异，常用的有多元线性回归、主成 分回归、偏最小二乘法、人工神经网络和 拓扑方法等
便携式傅立叶变换红外光谱仪ALPHA中文介绍
便携式傅立叶变换红外光谱仪ALPHA中文介绍便携式傅立叶变换红外光谱仪ALPHA是一种高精度、高效率的红外光谱仪。
它能够在更小的尺寸和便捷的操作下实现材料的快速分析和检测。
ALPHA搭载了先进的傅立叶变换红外（FTIR）技术，能够提供高分辨率和高灵敏度的光谱数据，广泛应用于材料科学、化学、医药、食品安全等领域。
ALPHA采用了紧凑的设计，外观小巧轻便，重量仅为1.9公斤。
这使得它非常适合移动分析与实地检测。
不论是在实验室、工场还是野外场景，ALPHA都能够提供高质量的红外光谱数据。
ALPHA具备广泛的波数范围选择，从550到7800 cm^-1，可以适应不同物质的分析需求。
通过傅立叶变换光谱技术，ALPHA能够捕捉并分析样品在红外光谱范围内的振动和伸缩信息，帮助用户快速准确地了解样品的结构和化学成分。
高性能的探测器是ALPHA的一大亮点。
它采用了湿式红外探测器，具有高灵敏度和快速响应的特点。
这意味着ALPHA在取样时间上十分高效，仅需几秒钟就能够获取准确可靠的光谱数据。
此外，高性能的探测器还能够提供窄带宽的光谱线，使得分析结果更加精确。
ALPHA支持多种采样方式，用户可以根据具体需求选择适合的采样方式。
例如，它可以通过直接固定在仪器顶部的透射采样盒进行透射光谱的测量。
此外，还可以使用反射采样配件来进行反射光谱分析。
这种灵活性使得ALPHA能够满足各种类型样品的分析需求。
除了高性能的硬件配置，ALPHA还配备了用户友好的软件界面。
软件提供了直观易用的操作界面，可以实时显示、保存和分析光谱数据。
用户可以通过该软件进行光谱数据处理、峰识别、峰拟合等操作。
软件还支持多种光谱库的导入和比对，方便用户对采集的光谱进行拟合和标识。
通过将ALPHA与云端服务器连接，用户可以轻松实现数据的分享和远程访问。
这为用户提供了更大的交流与合作空间。
此外，数据的云端存储和管理，也可以避免本地数据丢失的风险。
总之，便携式傅立叶变换红外光谱仪ALPHA以其高精度、高效率的特点成为材料分析、品质控制和环境监测等领域的理想选择。
红外光谱仪的特点和应用
红外光谱仪的特点和应⽤红外光谱法的特点和应⽤⼀、红外光谱仪的特点1.红外光谱法的⼀般特点特征性强、测定快速、不破坏试样、试样⽤量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较⼤2.对样品的要求①试样纯度应⼤于98％，或者符合商业规格●这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进⾏对照●多组份试样应预先⽤分馏、萃取、重结晶或⾊谱法进⾏分离提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析②试样不应含⽔(结晶⽔或游离⽔)⽔有红外吸收，与羟基峰⼲扰，⽽且会侵蚀吸收池的盐窗。
所⽤试样应当经过⼲燥处理③试样浓度和厚度要适当使最强吸收透光度在5～20%之间3.定性分析和结构分析红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数⽬、位置、形状和强度都随化合物不同⽽各不相同。
因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有⼒⼯具①已知物的鉴定将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与⽂献上的标准谱图(例如《药品红外光谱图集》、Sadtler标准光谱、Sadtler 商业光谱等)相对照，即可定性使⽤⽂献上的谱图应当注意：试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所⽤仪器类型均应与标准谱图相同②未知物的鉴定未知物如果不是新化合物，标准光谱⼰有收载的，可有两种⽅法来查对标准光谱：A.利⽤标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图B.进⾏光谱解析，判断试样可能的结构。
然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实解析光谱之前的准备：●了解试样的来源以估计其可能的范围●测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证●根据元素分析及分⼦量的测定，求出分⼦式计算化合物的不饱和度Ω，⽤以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序⼀般为：A.从特征区的最强谱带⼊⼿，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团B.⽤指纹区的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，⽤⼀组相关峰来确认⼀个基团的存在C.对于简单化合物，确认⼏个基团之后，便可初步确定分⼦结构D.查对标准光谱核实③新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析⼿段互相配合，进⾏综合光谱解析，才能确定分⼦结构。
傅里叶红外光谱atr模式
傅里叶红外光谱atr模式傅里叶红外光谱（FTIR）技术是一种广泛应用于化学、药物、材料等领域的光谱学技术。
其中的ATR（全反射法）模式可非常有效的测量固体、半固体和液体样品。
ATR技术利用的是光的全反射现象，在ATR晶体表面形成电磁场，这个电磁场将样品所需的吸收相位通过伏安扫描变化转化为一个光谱。
相比于传统的透射模式，ATR具有样品准备简单、不需要稀释、不易挥发、减小散射和反射的优点。
本文将详细介绍FTIR-ATR模式。
FTIR-ATR分析模式的原理ATR基本原理ATR技术中，样品直接接触ATR晶体表面，利用红外光在ATR晶体表面和样品之间的全反射现象来强制发生光学吸收，测得样品的光谱。
ATR吸收光谱是根据样品与ATR表面之间形成的不均匀电磁场而产生的。
与透射法相比，ATR技术对样品制备没有要求和限制，便于直接观察食品成分和制备的药物等具有广泛应用前景。
FTIR-ATR光谱仪采用ATR样品夹，它是由ATR晶体（如锑化锂、氟化氢、锑化汞、碳化硅等）与样品接触的样品夹。
样品夹是是一个像钳子的小工具，用于夹住待测试的样品。
样品夹在距ATR晶体较远的地方有一个透镜，透过样品夹的透镜以固定角度向ATR晶体发射光。
ATR晶体将光缩减到一个微小的区域，并使其沿大体具有固定角度的表面发射。
样品夹上的样品直接浸入缩小的光束中，光可以穿过固态，液态和气态样品，使ATR技术具有非常广泛的适用性。
FTIR-ATR光谱仪具有分辨率高、稳定性好、检测灵敏度高、检测速度快等优点。
其中分辨率可以达到0.5cm^-1。
FTIR-ATR技术可以非常有效地测量固体、半固体和液体样品。
样品的准备在进行FTIR-ATR分析之前，需要对样品进行准备。
对于液体样品，通常直接吸取一个较小的柿子或移液管的小滴，滴在ATR晶体表面即可，然后将样品夹靠紧管道，压实固定。
对于粉末或固态样品，可采用样品夹夹紧并压缩管道，将样品夹紧在ATR晶体表面上，压实固定。
红外光谱仪 数字锁相
红外光谱仪数字锁相全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：红外光谱仪是一种广泛应用于化学、生物、医药等领域的分析仪器，它通过测量物质在红外光波段的吸收和散射来确定样品的成分和结构。
而数字锁相技术则是一种用于提取和分离信号中特定频率成分的方法，它能够帮助我们更清晰地观察信号的周期性变化，从而提高信号的检测灵敏度和精度。
红外光谱仪配合数字锁相技术，不仅能够更准确地分析样品的成分，还可以在信号噪音干扰较大的情况下提高检测灵敏度，因此在许多领域都得到了广泛应用。
红外光谱仪通过测量样品对红外光的吸收和散射来确定其成分和结构。
当红外光线穿过样品时，会与样品内的特定化学键发生相互作用，这些化学键会吸收特定的红外波长的光，因此通过测量样品吸收的红外光波长，我们就可以了解样品的成分和结构。
传统的光谱仪使用单色光源和单个探测器来对样品进行分析，这种方法只能提供有关样品整体吸收的信息，无法对样品中各种成分进行分离和分析。
而数字锁相技术则可以让我们更好地分离和分析信号中的特定频率成分，从而提高信号的检测灵敏度和精度。
数字锁相技术的原理是将输入信号与参考信号进行相乘，并通过低通滤波器滤除高频成分，然后通过相位检测器提取信号的幅度和相位信息。
通过调节参考信号的频率和相位，我们可以提取出特定频率成分的信号，去除信号中的噪音干扰，从而获得更准确的分析结果。
在红外光谱分析中，数字锁相技术可以帮助我们提高信号的检测灵敏度和精度，特别是在样品中含有多种成分、信号噪音干扰较大的情况下，其优势更加明显。
通过数字锁相技术，我们可以更清晰地观察样品吸收的红外光谱峰，分离并识别样品中的各种成分，从而获取更准确的分析结果。
除了在化学分析中的应用，红外光谱仪配合数字锁相技术还广泛应用于生物学、医药、材料科学等领域。
在生物学研究中，红外光谱仪可以用于分析蛋白质、核酸等生物大分子的结构与功能，通过数字锁相技术的应用，可以提高对生物大分子的检测精度和灵敏度，为生物学研究提供更多有价值的信息。
近红外光谱分析技术
The classical physics considers the atoms as particles with a given mass in the IR absorption process, and the vibrations of diatomic molecule described as follows (e.g., HCl):
MIR fundamental molecular vibrations
H
H H rocking
R H scissoring R R H H
in-plane bending
FIR
molecular rotations
Molecule
Degrees of freedom
H
H bending
Non linear Linear
400 to 33
MID
FAR
3x10-4 to
4000 to 400
7.8x10-5 to 3x10-4
12820 to 4000
近红外光谱分析技术
近红外光谱分析原理
• 近红外光谱主要是由于分子振动的泛频使分子振 动从基态向高能级跃迁时产生的，记录的主要是 含氢基团X-H（X=C、N、O、S）振动的倍频和 合频吸收。 • 不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基 团在不同化学环境中的近红外吸收波长与强度都 有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组成信 息，非常适合用于碳氢有机物质的组成与性质的 测量。
定性分析
• 近红外定性分析主要用于物质的聚类分析 和判别分析。 • 近红外定性分析是用已知类别的样品建立 近红外定性模型，然后用该模型考察未知 样品是否是该类物质。
近红外定性分析的基本原理
红外光谱测试
当红外光照射到物质上时，物质分子会吸收特定波长的红外 光，产生振动和转动能级的跃迁，从而形成红外光谱。不同 物质分子具有不同的振动和转动能级，因此红外光谱具有特 征性，可以用于物质鉴别和组成分析。
红外光谱的分类
透射光谱法
测量透过物质后的红外光的强度，从而得到物 质的红外光谱。
反射光谱法
测量照射到物质表面后的红外光的反射强度， 从而得到物质的红外光谱。
技术创新与进步
1 2
高精度光谱解析
随着计算技术和算法的进步，红外光谱解析的精 度将进一步提高，能够更准确地解析出物质的结 构和组成。
微型化与便携化
随着微电子技术和制造工艺的发展，红外光谱仪 将进一步微型化和便携化，便于野外和现场测试。
3
智能化与自动化
未来红外光谱测试将更加智能化和自动化，减少 人工操作和干预，提高测试效率和准确性。
根据特征峰的位置和强度，推断样品中存在的官能团或分子结 构。
结合红外光谱的特征峰和其他测试结果，对样品的分子结构进 行分析和推断。
通过特征峰的峰高和峰面积，计算样品中相关官能团或分子的 含量或浓度，进行定量分析。
红外光谱测试结果可用于材料科学、化学、生物学、医学等领 域，为相关研究和应用提供重要信息。
物质。
用于生物大分子的结构 和组成分析，如蛋白质、
核酸等。
02 红外光谱测试的样品准备
样品选择与制备
01
02
03
04
固体样品
选择具有代表性的样品，确保 样品纯净度高，无杂质。
液体样品
选择清澈透明的液体，避免含 有气泡和悬浮物。
气体样品
选择纯净的气体，避免含有杂 质和水分。
制备方法
根据样品类型，采用合适的制 备方法，如研磨、溶解、干燥
近红外光谱检测关键技术
样品池
几乎所有近红外光谱仪在样品池的表面都是一个玻璃或石 英的盖子，其目的是保证样品有一个匀质的表面。但由于 各个盖子间的厚度不可能加工到完全一致，因此，盖子的 厚度和折射率的不同将影响分析结果的准确性。
方法： 配置开放式样品池，这种样品池没有玻璃或石英的盖子，
仪器技术
关键在于：提高仪器的信噪比 表现在：吸光度的重现性
某一样品进行多次扫描，各扫描点下不同一次测量吸光度 之间的差异，通常用多次测量某一谱峰位置所得吸光度的 标准差表示。吸光度重现性对近红外光谱检测来说是很重 要的指标，它直接影响模型建立的效果和测量的准确性。
仪器系统由：光源、分光系统、样品池、探测器 组成。
信息提取技术
在近红外光谱分析中由于光谱谱带较宽、吸收峰重叠严重 、信息复杂。要使近红外光谱技术有所作为，就离不开信 息提取技术的支持。
光谱信息的提取有两种方式，一种是只提取特定波长点的 信息，在早期的光谱检测中经常使用这种方式。另一种方 法采用化学计量学知识进行连续谱校正，是现代近红外光 谱技术的特征之一。
主成分回归(PrincipleComponentRegression，PCR) PCR是先把原始数据进行主成分分析，它是以因子分析
为基础，将光谱数据向协方差最大方向投影，使数目较 少的主成分成为原变量的线性组合，主成分最大限度地 反映了被测样品的组成和结构信息，而最小限度地包含 噪音。 通过对主成分个数的合理选取，去掉代表干扰组分和干 扰因素的主成分,然后再用其中的几个主成分与物质的化 学成分进行多元线性回归，这就是主成分回归分析的主 要思想。
人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)
红外光谱详解课件
06
习题与思考题
基础概念题
题目1
简述红外光谱的基本原理
答案1
红外光谱是利用物质对红外光的吸收特性来研究物质分子结构和组成的一种方法。当红 外光与物质分子相互作用时，某些波长的光被吸收，形成特定的光谱图，通过分析这些
光谱图可以了解物质分子的振动和转动能级。
基础概念题
要点一
题目2
列举红外光谱中的主要吸收区域
要点二
答案2
红外光谱主要分为四个吸收区域，分别是近红外区（ 12500-4000 cm^-1）、中红外区（4000-400 cm^-1） 、远红外区（400-10 cm^-1）和超远红外区（10-5 cm^-1）。其中中红外区是研究分子振动和转动能级的主 要区域。
光谱解析题
题目3
根据给定的红外光谱图，分析可能的物质组 成
分子转动
02
分子除了振动外，还会发生转动，转动也会产生能量变化，从
而吸收特定波长的红外光。
分子振动和转动与红外光谱的关系
03
分子振动和转动产生的能量变化与红外光的能量相匹配时，光
子会被吸收，形成红外光谱。
分子振动与转动
振动模式
分子中的原子或分子的振动模式决定 了其吸收特定波长的红外光。不同化 学键或基团具有独特的振动模式，形 成了特征的红外光谱。
镜反射后相干叠加。
检测器
检测器用于检测干涉仪产生的相干 光束，将光信号转换为电信号。
光谱采集系统
光谱采集系统负责收集检测器输出 的电信号，并将其转换为光谱数据 。
傅里叶变换红外光谱技术
傅里叶变换
傅里叶变换是一种数学方法，用于将干涉图转换为光谱图 。通过傅里叶变换，可以获得样品的红外光谱。
分辨率
近红外技术应用与发展-波通
• 2、薄层、致密：ATR
• 3、液体：透射
•
漫反射
•
透反射
• 4、气体：透射
进样方式
• 1、样品盒 • 2、样品槽 • 3、样品池 • 4、积分球 • 5、光纤 • 6、切片 • 7、………….
组合样品池装配图
固体光纤探头
漫反射光纤示意图
IR Source IR Energy
Sample
Input Fiber Bundle
Long Medium
Short
UV
Ultra violet
Vis
Infrared
Near
Mid
Far
1
400 750 2500 16000
1000000 nm
颜色 = 信息
颜色 = 含量
近红外光与固体样品的作用
波长
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50 0.40 0.30
Ë® · Ö µ° ° ×
璃或石英可用于制造样品池，还可用于光纤传输， 可进行有毒材料或恶劣环境中样品的远程分析
近红外光谱技术的特点
可以同时分析样品的不同组成成分 随着近代化学分析计量技术及计算机技术的发
展，使建模与使用更加快捷方便 检测无污染，无消耗品，对环境及人体健康有 利，同时降低长期检测成本 检测需要预先定标，对建模样品的化学值精度具 有依赖性，属于间接检测方法
近红外技术概述
波通公司
近红外技术基本原理
照射到物质上的光
1、简单透过 2、只改变传播方向（折射、衍射、弹性散射） 3、传播方向和波长同时改变（非弹性散射） 4、被吸收 5、发出不同波长的光 6、简单反射
处理方法： 1和6属于宏观现象，由几何光学就可很好地说明； 2、3、4、5需考虑物质的微观结构及性质。
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IR用于定性时，其强度常指相对强度，用s、 m、w 表示。
影响吸收峰强度的主要因素：P50
一、偶极距的变化是决定吸收峰强度的主要因素。 瞬间偶极距越大，吸收峰越强。
1)原子的电负性差异 2)振动形式
越大越强 伸缩>弯曲
不对称>对称 越差越强
3)分子的对称性 4)其他
费米共振 氢键
二、能级的跃迁几率：几率增加，峰强度增加。 同一样品不同浓度，峰强不同。
炔烃 3300cm-1
芳烃 ν=C-H 3030cm-1
烯烃 3040-3010cm-1
3.饱和烃C-H和醛基C-H伸缩振动区 （3000-2700cm-1）
特别要注意：醛基C-H 2720-2750cm-1
4.三键的伸缩振动区 （2400-2100cm-1）
C≡C键伸缩振动峰
碳-碳三键（C≡C）是sp杂化键，与 sp2杂化的双 键相比，s电子成分较多。所以三键伸缩振动波数大 于双键。峰形均较尖锐，强度是中到弱，位于2100 cm-1附近。 除了空气中的二氧化碳以宽矮的吸收峰出现在稍 高于C≡C键的 2350cm-1处外，该区很少有其他峰干扰， 故其特征性较强。
的骨架振动
νC＝C
孤立双键 1680-1620cm－1 在开链烯中，双键取代基的类型，即双键的对称 程度，取代基的质量，电性和共轭等均引起波数 变化
对称性：
随着峰对称性下降，峰强度升高
例
Cl C C Cl
Cl Cl
H C C tBu
CH3 CH3
CH3 C C tBu
H H
强度比
0
0.35
b.共轭效应
1）π-π共轭： 不饱和键（烯、炔、芳环等）可与相邻的双键共轭，
引起双键的力常数下降，向低波数方向移动。
O R' C R O R' HC CH C R 1685 1680 O C R O C 1660
ν C=O(cm-1)
1720
2）p-π共轭：
含孤对电子的原子，如：氧、氮、硫、卤素等，与双
（五）、影响红外光谱峰位、峰强的因素 1、电性效应
a.诱导效应：
吸电子基团（-I)，它使基团的力常数增加，使吸 收峰向高波数方向移动。给电子基团（+I)相反。
O CH3C OC2H5 vC=O 1733cm-1 O CH3CH2C OC2H5 1728cm-1 O NCC OC2H5 1751cm-1
5、振动偶合效应
当分子中两个类同的基因彼此靠得较近时，它
们的振动频率发生干扰，蜕变为距离较大的两 个吸收峰，这种现象称为振动偶合。
6、样品物理状态 同一样品在测定时若物理状态不同，吸收峰会发生不 同程度的差异。 固态样品晶型不同，其谱图常有较大差异。 7、溶剂及温度 溶剂极性增加，极性基团的伸缩振动频率常降低。 温度上升，带形变宽，带数减少。温度下降，谱带窄 而尖。
叔丁基
异丙基
8.C-H面外弯曲振动
1000-650cm-1
判断烯取代基及芳香环取代基的多少及位臵
双取代烯顺、反式的区别
双取代烯顺、反式的主要区分是=CH面外弯曲振动峰 反式 δ： 965cm-1， 特点：位臵变化范围窄，峰的强度与分子量成反比。
顺式 δ： 690-720cm-1
特点：位臵变化比反式大，峰的相对强度弱。
不饱和酮νC=C在1647～1600cm-1。
芳环骨架振动(1600-1450cm-1)
典型的芳环骨架振动在此区域有二组吸收峰
第一组主峰:1625- 1575cm-1(主要在1600±5cm-1)
副峰: 1585cm-1(1600-1560)特点:较主峰弱
第二组主峰: 1500cm-1 副峰: 1450cm-1
1. 3750～3000cm-1
1).O-H 3700-3200cm-1,
OH、NH伸缩振动区
强峰
固态、液态和浓溶液中，羟基常以缔合羟基为主， 游离羟基仅在非极性稀溶液或气态中出现。 特点：游离型，瘦、尖，稀释后不变。 缔合型，宽（胖），稀释后向高波数移。
酚、醇、羧酸羟基
酚羟基ν～3600cm-1，略低于游离羟基 3650cm-1 羧酸羟基，常以二聚、多聚体存在，在3000 ～
c.相关峰
一种基团由于有数种振动形式，可产生多个吸收峰， 它们间相互依存，相互佐证，故叫相关峰。
CH3 νCH(as) ～2960cm-1 νCH(s) ～2870cm-1
δCH(面内as) ～1470cm-1
δCH(面外) ～720cm-1
δCH(面内s) ～1380cm-1
二、八个重要区段及特征
红外区处于UV-可见和微波区之间，是波长为0.5μm1000μm范围内的电磁辐射，可分为： a.近红外区：12500～4000cm-1，主要用于研究O-H、 N-H、C-N键的振动培频与组频。 b.中红外区：4000～400cm-1，主要用于大部分有机 分子的振动基频，即常见的光谱。 c.远红外区：400～25cm-1，转动光谱及重原子成键 的振动
4~6105
v cm-1
力常数/g.s-2
2200~21001Fra bibliotek~18105力常数表示了化学键的强度，其大小与键能、键长有关。 键能大，键长短，K值大，振动吸收频率移向高波数； 键能小，键长长，K值小，振动吸收频率移向低波数。
（四）、吸收峰的强度
吸收峰的强度常用百分透光率（T）表示： T%=I/I0×100%
（二）、振动类型
（三）吸收频率
双原子分子红外吸收的频率决定于： 折合质量和键力常数。
v
~
= —— 2C
1
K M
m1 m2 M= m1 + m2
cm-1
C-H
3000
C-C
1200
C-O
1100
C-Cl
800
C-Br
550
C-I
500
C C
C=C 1680~1620
8~12105
C C 1200~700
苯甲腈
5.羰基（C=O）的伸缩振动区（1900－1650cm-1）
含羰基的化合物伸缩振动的位臵受周围环境影响而 不同，主要是电性与立体因素
a.电性效应（诱导，共轭）
诱导： Cl>O>N
共轭： N>O>Cl
6.双键的对称伸缩振动1680-1500cm－1
在此区域主要是C=C、N=N、C=N的伸缩振动和芳环
第二章 红外光谱
特点：
A.任何固态、液态、气态样品均可进行IR测定，
这是NMR、MS、UV等方法所不及的。 B.每种化合物切有红外吸收，可获得丰富的信 息，特别是官能团区的吸收，显示了化合物中 官能团的存在。指纹区的吸收为结构鉴定提供 了可靠依据。 C.样品用量少。 D.仪器价廉。
第一节 基本知识
2）环的张力对环外双键的影响 正好相反，因为环的键角越小，环外双键碳的 S轨成分越多，键变短，使双键伸缩振动波数 增高，见下列化合物
3、质量效应
由质量不同的原子构成的化学键，其振动波数不同。
同族元素，随着质量增大，波数变小。
4、氢键效应
由于形成氢键之后，基团的键力常数变小，因此
有氢键的基团伸缩振动频率减少。氢键每增加千 克卡，基团的振动频率就往低波数移 35cm-1。 形成氢键的X-H键的伸缩振动波数降低，吸收强 度增加，峰变宽。峰移动的幅度以O-H最大（～ 100cm-1），N-H次之，S-H和P-H最小。
第二节 红外光谱的重要区段
一、特征谱带区、指纹区及相关峰
a.特征谱带区：4000～1333cm-1 多数有机分子的主要官能团在此区域有特征吸 收，故又称该官能团的特征峰。
b.指纹区（1333～400cm-1）
碳-杂单键的伸缩振动区及各种弯曲振动区。该区 谱带特别密集，犹如人的指纹，故叫指纹区，该区 各峰带出现的区域相近，互相影响大，但反映了化 合物结构上的微小差异，因此，在核对、确认有机 物时用处很大。
1
反式异构体对称性>顺式 ,峰弱
取代基电性 杂原子与烯相连时,双键π电子不定域,因而趋 向单键,波数下降,相对强度增加.F取代例外. 例:X-CH=CH2 X=C νC=C 1645
X=O
X=S
共轭双键 波数下降30cm-1
1615
1585
双键与羰基共轭后，νC=C波数也降低。如 α, β-
腈类化合物
腈类化合物的C≡N键由一个sp轨道和二个p轨道的电
子构成,红外光谱的特征峰出现在2300～2220cm-1， 比C≡C键的波数略高，同时吸收峰较强。
但它与炔的区分较难，除非具有炔氢C≡CH。 芳香腈CN的范围同不饱和腈相似，CN与双键共轭后，
向低频移至 2235～2215厘米-1，峰加强。吸收峰强 度随化学结构不同，变动较大。
2500cm-1处出现一个强而宽的峰，常与C-H峰重叠； 但羧酸盐在此区段无吸收峰。
N-H
3500-3300cm-1, 较O-H弱
伯胺:有as,s两种伸缩振动方式,有二个尖而中强的峰
仲胺:只有一种伸缩振动方式一个吸收峰,
叔胺没有吸收峰
NH与OH的区别
νOH波数比νNH稍高,缔合OH易与NH重叠,但峰变宽而
C≡C基处于分子末端时，如-C≡CH，由于对称性差， 吸收峰较强，波数偏低（2100cm-1附近）。当炔基 向链中央移动，增加分子的对称性后，吸收变弱， 波数升高至2200cm-1附近。当分子完全对称时，不 再有吸收峰。因此在2100cm-1附近见不到吸收峰时， 并不能肯定分子中就没有炔键存在的可能性。
键相连，产生p-π共轭；同时存在吸电子诱导和给 电子共轭效应。由于不同原子的两种效应强弱不同， 引起力常数的变化，从而引起吸收峰位的改变。