大型分析仪器讲座红外光谱仪2010年
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2010年《分析仪器》总目次
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
丛者 唐
余 静
魏 垂 策 张桂 霞 武岩岩 （ ３ ） １ ４
警犬血 浆 内源性代 谢物 的气相 色谱～ 谱分析 …… … 刘 亚玲 质
电感耦 合等离 子体发 射光谱 法测定 铅精 矿 中锌 、 、 、 含量 铜 铝 镁
吴 德华
徐汉坤 黄 克 和 贺 星 亮 （ — ８ １ ３）
强 龚 爱 琴 （ — ６ １ ４）
… … … … 吕新 明 贺 国 庆 赵 晶 晶 （ —４ ） １ ３
顶空 毛细 管气 相色谱 法测定 去氧 孕烯 中有机溶 剂残 留量 … ……… …… ……… …… 李 火焰 原子 吸收法测 定金 红石 、 钛黄粉 中 Ｆ 。的含量 … …… … 李 桂华 崔旭 忠 张 ｅＯ
婷 柳 全 文 （ —５ ） １ ４
激光诱 导等离 子体光 谱仪实 验装置 的构 建
琳
张绮纯 （ — ５ ３ １）
林 金 明 （ — ３ ４ １） 樊 晓 峰 （—１ ） ４ ８
… 徐 国伟 鲁 先洋 费 腾 杜学 维 王声 波 王秋平 （ — ） ４ ７
敬 关 艳霞
海 水 挥 发 酚 和 腐 植 酸 自动 分 析 仪 的 研 制 … … … … … … … … … … … … … … 陈 凤 明 曲静 雅 微 泵流速 测量 中的数据 可视化 处理技 术 …… …… ……… …… ……… …… 戴
乔德 治 林 旺 邵晟宇 琳
高俊侠 （ ～ ） ２ ５ 徐 可欣 （ ～ ） ３ ９ 丁学 全 （—１ ４ ） 周金 池 （～ ） ５ １
张馨 月 魏 开华 （ ～ ） ３ １
近红外光谱 仪 主要性能指 标及研 究进 展
丛者 唐
余 静
魏 垂 策 张桂 霞 武岩岩 （ ３ ） １ ４
警犬血 浆 内源性代 谢物 的气相 色谱～ 谱分析 …… … 刘 亚玲 质
电感耦 合等离 子体发 射光谱 法测定 铅精 矿 中锌 、 、 、 含量 铜 铝 镁
吴 德华
徐汉坤 黄 克 和 贺 星 亮 （ — ８ １ ３）
强 龚 爱 琴 （ — ６ １ ４）
… … … … 吕新 明 贺 国 庆 赵 晶 晶 （ —４ ） １ ３
顶空 毛细 管气 相色谱 法测定 去氧 孕烯 中有机溶 剂残 留量 … ……… …… ……… …… 李 火焰 原子 吸收法测 定金 红石 、 钛黄粉 中 Ｆ 。的含量 … …… … 李 桂华 崔旭 忠 张 ｅＯ
婷 柳 全 文 （ —５ ） １ ４
激光诱 导等离 子体光 谱仪实 验装置 的构 建
琳
张绮纯 （ — ５ ３ １）
林 金 明 （ — ３ ４ １） 樊 晓 峰 （—１ ） ４ ８
… 徐 国伟 鲁 先洋 费 腾 杜学 维 王声 波 王秋平 （ — ） ４ ７
敬 关 艳霞
海 水 挥 发 酚 和 腐 植 酸 自动 分 析 仪 的 研 制 … … … … … … … … … … … … … … 陈 凤 明 曲静 雅 微 泵流速 测量 中的数据 可视化 处理技 术 …… …… ……… …… ……… …… 戴
乔德 治 林 旺 邵晟宇 琳
高俊侠 （ ～ ） ２ ５ 徐 可欣 （ ～ ） ３ ９ 丁学 全 （—１ ４ ） 周金 池 （～ ） ５ １
张馨 月 魏 开华 （ ～ ） ３ １
近红外光谱 仪 主要性能指 标及研 究进 展
红外光谱讲课文档
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不 同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就可以 确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“分子指 纹光谱”。
第4页，共95页。
(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟内 完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可 完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工 具。
试样气体
气泵
窗片
第29页，共95页。
各种化合物的红外光谱
饱和烃 不饱和烃
醇、酚和醚
含羰基化合物 含氮化合物 其他含杂原子有机化合物
金属有机化合物
高分子化合物 无机化合物
第30页，共95页。
饱和烃
C-H伸缩振动：对称伸缩振动（νs）和反对称伸缩振动
（νas） ，在3000-2800cm-1之间，νas较νs在较高频率。
O=H=3640cm-1
(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1
(CH3CH2OH)n O=H=3350cm-1
第22页，共95页。
振动耦合：
当两个振动频率相同
或相近的基团相邻并由
同一原子相连时，两个
振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为
二（高频和低频）。
O R1 C
O
R2 O
C=O
as 1820 cm-1
达60：1）。 光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品
量减少。
扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与 GC、LC联用。
测量频率范围宽，可达到4500~6cm-1
杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm
对温度、湿度要求不高。
光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。
第4页，共95页。
(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟内 完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可 完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工 具。
试样气体
气泵
窗片
第29页，共95页。
各种化合物的红外光谱
饱和烃 不饱和烃
醇、酚和醚
含羰基化合物 含氮化合物 其他含杂原子有机化合物
金属有机化合物
高分子化合物 无机化合物
第30页，共95页。
饱和烃
C-H伸缩振动：对称伸缩振动（νs）和反对称伸缩振动
（νas） ，在3000-2800cm-1之间，νas较νs在较高频率。
O=H=3640cm-1
(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1
(CH3CH2OH)n O=H=3350cm-1
第22页，共95页。
振动耦合：
当两个振动频率相同
或相近的基团相邻并由
同一原子相连时，两个
振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为
二（高频和低频）。
O R1 C
O
R2 O
C=O
as 1820 cm-1
达60：1）。 光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品
量减少。
扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与 GC、LC联用。
测量频率范围宽，可达到4500~6cm-1
杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm
对温度、湿度要求不高。
光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。
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。
红外分析仪的培训教程ppt课件
检查电源和电缆
确保电源稳定，电缆连接良好 ，避免意外断电或信号干扰。
定期校准
按照厂家推荐的时间间隔进行 校准，确保测量结果的准确性 。
注意环境温度和湿度
保持仪器工作环境稳定，避免 极端温度和湿度对仪器造成损害。ຫໍສະໝຸດ 故障诊断与排除方法01
02
03
04
无法开机
检查电源插头是否插好，电源 线是否损坏，保险丝是否熔断
不同类型红外分析仪比较
01
色散型红外分析仪
利用棱镜或光栅将红外光分散成不同波长的单色光，然后分别进行检测
。具有较高的分辨率和灵敏度，但结构复杂且价格昂贵。
02 03
干涉型红外分析仪
利用干涉原理将红外光分为两束并使其发生干涉，通过测量干涉图样的 变化来分析样品的成分。具有快速、准确、无需分光元件等优点，但对 光源和检测器的要求较高。
启动数据采集程序，开始 扫描样品。
对采集的数据进行预处理 ，如基线校正、归一化等 。
监视数据采集过程，确保 数据采集完整、准确。
对处理后的数据进行谱图 分析，识别特征峰、计算 峰面积等。
CHAPTER 04
红外分析仪维护与保养知识
日常维护保养注意事项
保持仪器清洁
定期清洁仪器外壳和内部部件 ，避免灰尘和污垢影响性能。
原理
红外分析仪基于红外光谱技术， 通过测量物质在红外光谱区的吸 收、发射或反射光谱，获得物质 的成分、结构等信息。
发展历程及现状
发展历程
红外分析仪经历了从实验室研究到工业应用的漫长过程，随着计算机技术、光 学技术等的发展，红外分析仪的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
现状
目前，红外分析仪已经广泛应用于化工、环保、食品、医药、农业等领域，成 为现代分析测试技术中不可或缺的一部分。
确保电源稳定，电缆连接良好 ，避免意外断电或信号干扰。
定期校准
按照厂家推荐的时间间隔进行 校准，确保测量结果的准确性 。
注意环境温度和湿度
保持仪器工作环境稳定，避免 极端温度和湿度对仪器造成损害。ຫໍສະໝຸດ 故障诊断与排除方法01
02
03
04
无法开机
检查电源插头是否插好，电源 线是否损坏，保险丝是否熔断
不同类型红外分析仪比较
01
色散型红外分析仪
利用棱镜或光栅将红外光分散成不同波长的单色光，然后分别进行检测
。具有较高的分辨率和灵敏度，但结构复杂且价格昂贵。
02 03
干涉型红外分析仪
利用干涉原理将红外光分为两束并使其发生干涉，通过测量干涉图样的 变化来分析样品的成分。具有快速、准确、无需分光元件等优点，但对 光源和检测器的要求较高。
启动数据采集程序，开始 扫描样品。
对采集的数据进行预处理 ，如基线校正、归一化等 。
监视数据采集过程，确保 数据采集完整、准确。
对处理后的数据进行谱图 分析，识别特征峰、计算 峰面积等。
CHAPTER 04
红外分析仪维护与保养知识
日常维护保养注意事项
保持仪器清洁
定期清洁仪器外壳和内部部件 ，避免灰尘和污垢影响性能。
原理
红外分析仪基于红外光谱技术， 通过测量物质在红外光谱区的吸 收、发射或反射光谱，获得物质 的成分、结构等信息。
发展历程及现状
发展历程
红外分析仪经历了从实验室研究到工业应用的漫长过程，随着计算机技术、光 学技术等的发展，红外分析仪的性能不断提高，应用领域也不断扩展。
现状
目前，红外分析仪已经广泛应用于化工、环保、食品、医药、农业等领域，成 为现代分析测试技术中不可或缺的一部分。
德国布鲁克红外光谱仪介绍专题培训课件
ALPHA系列
TENSOR 27/37系列
VERTEX 70/80系列
中
红
外
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光
谱
仪 系
IFS125HR/125M系列
列
专 业 诚信 优质 高效
布鲁克红外光谱产品系列（二）
近红外光谱仪系列
近 红 外 ， 拉 曼 光 谱 仪 及 小 核 磁
专 业 诚信 优质 高效
拉曼光谱仪
小核磁系列
FT-NIR
布鲁克红外光谱产品系列（三）
德国布鲁克红 外光谱仪介绍
德国布鲁克集团
FT-IR FT-Raman Minispec
专 业 诚信 优质 高效
Bruker 公司创建于 1960 仪器界最大的家族式集团 足迹遍布全球 以创新、活力、严谨著称于世
布鲁克红外光谱主要成就
因发明“GANZEH”干涉仪第一次荣获 “R&D 100” 金奖 ——1974 诞生世界上第一台红外显微镜 —— 1982 诞生世界上最高分辨率的红外光谱仪 —— 1986 诞生世界上第一台傅立叶拉曼光谱仪（FT-RAMAN）—— 1987 因发明“步进扫描（Step-Scan)”技术荣获 “R&D 100 ” 金奖 —— 1988 最新世界纪录 —— 0.25ns 时间分辨率 诞生世界上第一台傅立叶拉曼显微镜 —— 1989 世界上第一台用于微生物鉴定的红外光谱仪荣获 “R&D 100 ” 金奖—— 1998 第一台可直接应用于恶劣环境下的工业级近红外光谱仪: “MATRIX” 再获 “R&D 100 ” 金奖 —— 2000 第一台全数字化红外光谱仪 VERTEX 70 —— 2004.1 世界上分辨率最高的红外光谱仪 —— 0.0008cm-1 世界上扫描速度最快的红外光谱仪 —— 117张谱/秒 全谱区测量的傅里叶变换光谱仪 —— 55,000 ~ 4cm-1 独家野外车载型红外光谱仪 独家遥测红外光谱仪 —— 遥测距离10 Km 独家真空型红外光谱仪
红外光谱仪认识与介绍
④灵敏度高：在单位时间内能测量全部的 （M个）光谱元。达到探测器的光流量比一 般仪器高M倍，信噪比就提高M的根号倍 （通常M的根号倍大于100）。因此，使测 量的灵敏度大大提高，使其能测量10-9g数 量级的样品。 ⑤杂散光：小且通常在全光谱范围内杂散 光小于0.3％。 ⑥光谱范围：宽且只需改变分束和光源， 用一台傅里叶变换红外光谱仪就能研究 10000～10 cm-1的红外光谱段。
红外光谱的表达形式
红外光谱常以波数和波长来表征光的频率的 单位。波数是指每cm中所含光波的数目，其 符号为じ；单位为cm-1。波长是指光波的运 动中，两个相邻波的波峰（或波谷）之间的 直线距离。一般用符号λ表示，单位常用µm 表示。波数与波长的关系如下： 波数じ（cm-1）=10000/波长λ
聚苯乙烯薄膜的吸收峰波数的标准值
（2）茚的校准法 用0.025mm厚的溴化钾 液体池盛茚。按照聚苯乙烯薄膜法的相同 操作步骤进行。茚的红外吸收峰的波数见 下表：
透射比准确度与重复性的检验
将仪器波数置于1000 cm-1处，测量各扇形转 板的透射比，没块板测三次。三次平均值与 扇形转板的检定值之差，即为透射比准确度。 通常要求红外光谱的透射比准确度为±1％ ±1.5％。用聚苯乙烯薄膜连续扫描三次，观 察各波峰和波谷的透射比值。其最大差值即 为透射比重复性。通常要求红外光谱仪透射 比重复性为0.75％～1％。
分子要产生红外吸收作用，必须满足两个条 件： 第一，辐射能必须与分子的激发态和基态之间 的能量差相当，这样辐射能才会被分子吸收， 用来增强它的自然振动； 第二，分子的振动必须引起分子偶极矩的净变 化。
分子振动的分类
分子的振动可分为伸缩振动和变形振动两大 类。 沿着原子之间连接方向发生的振动，即键角 不变，键长改变的振动，称为伸缩振动，其 符号为ⅴ。同一基团的伸缩振动，需要改变 键长，需要能量较高，常在高频率端出现吸 收。 伸缩振动又分为对称伸缩振动和不对称伸缩 振动，分别以符号Vs和Vas表示。通常不对 称伸缩振动比对称伸缩振动的频率高。
仪器分析主题知识讲座
（2.5）
因为三种能级跃迁所需能量不同，所以需要不同波长
旳电磁辐射使它们跃迁，即在不同旳光谱区出现吸收谱 带。
E2
E1 J' =0
J'' =0 纯转动越迁
纯振动越迁
1 V' 双原子分子能级图
2.2 红外吸收光谱分析（IR）
2.2.1概述 红外吸收光谱（Infrared absorption spectroscopy, IR）又称为分子振动—转动光谱。当样品受到频 率连续变化旳红外光照射时，分子吸收了某些频 率旳辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩旳 净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发 态旳跃迁，使相应于这些吸收区域旳透射光强度 减弱。统计红外光旳百分透射比与波数或波长关 系旳曲线，就得到红外光谱。
v 吸收强度太弱，以致无法测定。
3 吸收谱带旳强度
红外光谱旳吸收带强度即可用于定量分析，也是 化合物定性分析旳主要根据。
基态分子中旳很小一部分，吸收某种频率旳红外 光，产生振动旳能级跃迁而处于激发态。激发态分子 经过与周围基态分子旳碰撞等原因，损失能量而回到 基态，它们之间形成动态平衡。跃迁过程中激发态分 子占总分子旳百分数，称为跃迁几率，谱带旳强度即 跃迁几率旳量度。跃迁几率与振动过程中偶极矩旳变 化（△μ）有关，△μ越大，跃迁几率越大，谱带强度 越强。
2.2.3红外吸收光谱与分子构造关系
1 基团频率区
红外光谱区可提成4 000~1 300cm-1和1 300~400cm-1 两个区域。基团频率区在4 000~1 300cm-1之间，这一 区域称为基团频率区、官能团区或特征频率区。区内 旳峰是由伸缩振动产生旳吸收带，常用于鉴定官能团。 基团频率区又可分为三个区域： （i）4 000~2 500cm-1为O—H、N—H、C—H旳伸缩振 动区。 （ii）2 500~1 900cm-1为叁键和合计双键区 （iii）1 900~1 200cm-1为双键伸缩振动区。
红外光谱讲稿
实验九红外光谱测定有机化合物的结构一、实验目的通过本实验，让学生复习红外光谱的基本原理，了解红外光谱仪的基本部件和光路走向。
通过实际操作，使学生了解红外光谱测定的样品处理及操作方法。
特别强调注意事项和简单谱图解析。
二、教学内容：1.红外光谱原理A. 光谱分析导论光谱分析法是基于物质对不同波长光的吸收、发射等现象而建立起来的一类光学分析法。
光谱是光的不同波长成分及其强度分布按波长或波数次序排列的记录，它描述了物质吸收或发射光的特征，可以给出物质的组成、含量以及有关分子、原子的结构信息。
由分子的吸收或发光所形成的光谱称为分子光谱（molecular spectrum），分子光谱是带状光谱。
B. 分子能级与分子光谱的形成分子具有不同的运动状态，对应每一种状态都有一定的能量值，这些能量值是量子化的称为能级。
每一种分子都有其特定的能级数目与能级值，并由此组成特定的能级结构。
处于基态的分子受到光的能量激发时，可以选择地吸收特征频率的能量而跃迁到较高的能级。
但是由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂，分子吸收光谱也就比较复杂。
在分子内部除了电子运动状态外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕着重心的转动。
每一种运动处在不同的能级上，因此分子具有电子能级、振动能级、转动能级。
红外光是波长范围为0.75~1000m的电磁波,可引起分子中基团的振动和转动能级跃迁，产生红外吸收光谱，也称分子振动-转动光谱。
C．红外光谱的产生当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。
若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图,获得红外振动信息。
如下图，红外光谱图有以下三个基本参数：峰位：即吸收峰处于哪个波数区；峰强：即吸收峰面积或高度大小；峰形：即峰的宽窄度。
仪器分析高职黄一石主编红外吸收光谱PPT教案
们之间可能会产生相互作用而使得谱峰裂分为两个，一个
高于正常频率，一个低于正常频率。这种两个基团的相互
作用被称为振动的偶合。
酸酐的两个羧基
(6) 费米共振
1、基本原理
当一个振动的倍频与另一个振动的基频接近时，由于发
生相互作用而生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象叫做 费米共振。
例如，正丁基乙烯醚 (n-C4H9O-CH=CH2) 分了中的双键与氧 原了相连接，=CH面外弯曲振动次数由990 cm-1降至810 cm-1， 它的倍频(2×810cm-1=1620 cm-1)刚好与双键基频 (1623 cm-1)靠 近，因此发生费米共振，从而出现1640 cm-1和1613 cm-1两个强 吸收峰。
~ 1375cm1
2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不同时变
大或减小
AX 3型分子
as CH 3
~ 1450cm1
1、基本原理
红外光谱产生条件
➢ 分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍
即 L
➢ 分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，
即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生
（1）外部因素： 受溶剂的极性和仪器色散元件性能影响
溶剂极性↑
极性基 团伸缩
振动频率 ↓
色散元件性 能优劣
相邻峰的分辨率
（2）内部因素：
1、基本原理
a,诱导效应（吸电效应）：
取代基的 电负性
静电诱 导作用
分子中电子 的分布
键力常数 的变化
基团的特 征频率
吸电性 ，双键性 ，K
1、基本原理
（2）共轭效应： 形成多重键的π电子在一定程度上可以移动，最终使 振动频率移向低波数区
红外光谱法(仪器分析课件)
项目三 红外光谱法
z
目录
Contents
1 红外光谱法基本原理 2 红外光谱仪 3 红外光谱实验技术 4 红外光谱仪虚拟仿真训练 5 红外光谱法在结构分析中的应用
红外光谱法
能力目标
• 能够熟练的操作傅立叶红外光谱仪； • 能够根据样品的状态、性质选择合适
的样品处理方法； • 能够根据谱图确定常见有机化合物的
—NH2，—NH（游离） —NH2，—NH（缔合）
—SH
C—H伸缩振动
一
不饱和C—H
≡C—H（叁键） ═C—H（双键） 苯环中C—H
区
饱和C—H
域
—CH3 —CH3
—CH2
—CH2
吸收频率 （cm-1）
3650—3580 3400—3200 3500—3300 3400—3100 2600—2500
近红外、中红外、远红外区域。
概述
红外谱图的表示法
样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数或百分透
射比与波长曲线来描述。
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ （μm）和波数1/λ，单位：cm-1
有机化合物的结构解析；定性（基团的特征吸收频率）；定量（特征峰的强度）
红外光谱法原理 红外吸收光谱产生的条件
C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动
1500~400cm-1
C－C、C－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动
• 基团特征频率区的特点和用途
• 吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收 总是出现在一个比较窄的波数范围内。
• 主要用于确定官能团。
• 指纹区的特点和用途
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
z
目录
Contents
1 红外光谱法基本原理 2 红外光谱仪 3 红外光谱实验技术 4 红外光谱仪虚拟仿真训练 5 红外光谱法在结构分析中的应用
红外光谱法
能力目标
• 能够熟练的操作傅立叶红外光谱仪； • 能够根据样品的状态、性质选择合适
的样品处理方法； • 能够根据谱图确定常见有机化合物的
—NH2，—NH（游离） —NH2，—NH（缔合）
—SH
C—H伸缩振动
一
不饱和C—H
≡C—H（叁键） ═C—H（双键） 苯环中C—H
区
饱和C—H
域
—CH3 —CH3
—CH2
—CH2
吸收频率 （cm-1）
3650—3580 3400—3200 3500—3300 3400—3100 2600—2500
近红外、中红外、远红外区域。
概述
红外谱图的表示法
样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数或百分透
射比与波长曲线来描述。
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ （μm）和波数1/λ，单位：cm-1
有机化合物的结构解析；定性（基团的特征吸收频率）；定量（特征峰的强度）
红外光谱法原理 红外吸收光谱产生的条件
C=O、C=C、C=N、NO2、苯环等的伸缩振动
1500~400cm-1
C－C、C－O、C－N、C－X等的伸缩振动及含氢基团的弯曲振动
• 基团特征频率区的特点和用途
• 吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收 总是出现在一个比较窄的波数范围内。
• 主要用于确定官能团。
• 指纹区的特点和用途
振动形式
伸缩 伸缩 伸缩 伸缩 伸缩
红外光谱仪
理论
电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系，可分为近红外光、中红外光和远红外光。远红外光（大约 400-10 cm-1）同微波毗邻，能量低，可以用于旋转光谱学。中红外光（大约4000-400 cm-1）可以用来研究基 础震动和相关的旋转-震动结构。更高能量的近红外光（-4000 cm-1）可以激发泛音和谐波震动。红外光谱法的 工作原理是由于震动能级不同，化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子 质量、和最终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃，必须存在永久双极子的改变。具体的，在波恩奥本海默和谐振子近似中，例如，当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近 似时，分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模，决定了共振频率。然而，共振频率经过一次近似后同键的强 度和键两头的原子质量起来。这样，振动频率可以和特定的键型起来。简单的双原子分子只有一种键，那就是伸 缩。更复杂的分子可能会有许多键，并且振动可能会共轭出现，导致某种特征频率的红外吸收可以和化学组起来。 常在有机化合物中发现的CH2组，可以以 “对称和非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“上下摇摆” 和“扭摆”六种方式振动。
人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就可以迅速判定未知化合物的成份。
产品特点
1、只需三个分束器即可覆盖从紫外到远红外的区段； 2、专利干涉仪，连续动态调整，稳定性极高； 3、可实现LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技术联用； 4、智能附件即插即用，自动识别，仪器参数自动调整； 5、光学台一体化设计，主部件对针定位，无需调整。
由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化， 这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。
红外光谱分析仪和应用讲课文档
低温物体发出的是红外光， 炽热物体发出的是可见光， 高温物体发出的是紫外光。
现在八页，总共三十三页。
3、平衡热辐射 加热一物体 物体的温度恒定时 物体所吸收的能量等于在同一 时间内辐射的能量 这时得到的辐射称为平衡热辐射
现在九页，总共三十三页。
冶金工业的发展及对恒星研究的需要促进了 对黑体辐射的研究
受良好的幼年教育。后来他提出了物质波.
再过12个月，维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名希腊 文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森堡
(Werner Karl Heisenberg)呱呱坠地。
以上人物都将在我们的课文中出现.请同学们记 住他们的名字.
现在三十页，总共三十三页。
能量的变化竟然是不连续的，这与物理学界 几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则直 接矛盾，因此量子论出现之后，许多物理学 家不予接受。量子论的出现，物理学界最初 的反应是极其冷淡的。人们只承认普朗克那 个同实验一致的经验性的辐射公式，而不承 认他的理论性的量子假说。
现在二十九页，总共三十三页。
能量量子化:物理学的新纪元
就在那一年,在丹麦，15岁的玻尔(Niels Bohr)正在 哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学 习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天才， 但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有 名。13年后他提出了原子轨道量子化.
德布罗意(Louis de Broglie)当时8岁，还正在家里接
现在二十六页，总共三十三页。
黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的 眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了 一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰， 但真理与谬误之争就此平息了吗？ 物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被 紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，J.Thomson发
现在八页，总共三十三页。
3、平衡热辐射 加热一物体 物体的温度恒定时 物体所吸收的能量等于在同一 时间内辐射的能量 这时得到的辐射称为平衡热辐射
现在九页，总共三十三页。
冶金工业的发展及对恒星研究的需要促进了 对黑体辐射的研究
受良好的幼年教育。后来他提出了物质波.
再过12个月，维尔兹堡(Wurzberg)的一位著名希腊 文学教授就要喜滋滋地看着他的宝贝儿子小海森堡
(Werner Karl Heisenberg)呱呱坠地。
以上人物都将在我们的课文中出现.请同学们记 住他们的名字.
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能量的变化竟然是不连续的，这与物理学界 几百年来信奉的“自然界无跳跃”的原则直 接矛盾，因此量子论出现之后，许多物理学 家不予接受。量子论的出现，物理学界最初 的反应是极其冷淡的。人们只承认普朗克那 个同实验一致的经验性的辐射公式，而不承 认他的理论性的量子假说。
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能量量子化:物理学的新纪元
就在那一年,在丹麦，15岁的玻尔(Niels Bohr)正在 哥本哈根的中学里读书。玻尔有着好动的性格。学 习方面，他在数学和科学方面显示出了非凡的天才， 但是他的笨拙的口齿和惨不忍睹的作文却是全校有 名。13年后他提出了原子轨道量子化.
德布罗意(Louis de Broglie)当时8岁，还正在家里接
现在二十六页，总共三十三页。
黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的 眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了 一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰， 但真理与谬误之争就此平息了吗？ 物理难题：
1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被 紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，J.Thomson发
红外光谱仪讲义
分子简正振动类型
1) 伸缩振动
原子沿键轴方向伸长和收缩的振动，键长周期性发生变化而 键角不变称为伸缩振动（用ν表示）。
对称伸缩振动（νs）:原子振动时所有键都同时伸长或收缩; 不对称伸缩振动（νas）:原子振动时有些键伸长而另一些键收缩。
2) 变形振动（又称弯曲振动或变角振动）
原子与键轴成垂直方向振动，键角发生周期变化而键长不 变的振动称为变形振动，用符号δ表示。
I() 0 .5 H ( )I( )co 2 s) (
I()B ()co2s ()
B()的cosine傅里叶变换
仪器经特性修正后 的单色光光源强度
二色光干涉图和基本方程
强度相等的两单色光波长分别 为λ1和λ2，假设10λ1=9λ2
两单色光强度不同时，点M 处的光强不为零
二色光干涉图方程和单色光相同
非转移与微转移淋巴结的平均光谱对比图
a-微转移淋巴结红外谱 b-非转移淋巴结红外谱
谱峰与谱带的变化
➢ 蛋白质谱峰的变化
1460 cm-1处的谱峰因其稳定的特性一直被 作为内参，用于计算其余谱带的相对峰强。
➢与脂类相关的谱带变化
➢与糖类相关的谱带变化 ➢与核酸相关的谱带变化
讨论
甲状腺乳头癌发生淋巴结微转移时， 大量免疫细胞增殖——蛋白相关峰相对峰高 肿瘤细胞核分裂活动活跃——核酸谱峰 边缘窦内组织细胞反应性增生——核酸谱峰 免疫活性细胞呼吸爆发——糖脂代谢 ，谱峰
工作原理图
1、空气轴承干涉仪
动镜固定在空气轴承支架 上，通入空气时，轴承处于 悬浮状态。在电磁驱动下， 动镜在空气轴承上移动，并 与定镜保持垂直。
干涉仪中采用动态准直 措施调整定镜以保证两镜 面完全垂直。如图。
2、角镜型迈克尔逊干涉仪
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3.红外定量分析
被测物样品池
检测器
透射光 I1
入射光 I0
光源
光程
吸光度 A = lg(I0/I) 比尔定律：A = CL (一定浓度范围内)
标准样品谱图
0.6
0.5 The absorption increases with standard concentration 0.4 at ~3300 cm-1. Absorbance 0.3 0.2 0.1 0.0 3600.0 3400.0 3200.0 3000.0 2800.0 2600.0 2400.0 2200.0 2000.0 Wavenumber 1/cm
标准工作曲线
400.0 Concentration (%)
350.0
300.0
250.0 200.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 42.5 45.0 47.5 50.0 52.5 55.0 57.5 Corr. Area
膜厚测定
4.使用谱库搜索功能
• 多种商用谱库可供选购；
(2).干涉仪（光谱仪核心部件）
干涉仪类型：迈克尔逊干涉仪、 秋 千式、 叉骨式、摆动式、光楔形等。 干涉仪设计虽不同，但目的均求稳 定、精确； 干涉仪红外光入射角度：30（60） 或 45，二者能量比为2:1.4
(3)迈克尔逊干涉仪
•由两个互成直角 的平面镜构成；
固定镜
•一部分红外入射 光经分束器反射 到动镜，其余的 则透射至固定镜。 动镜 (恒定速度)
• 近红外检测器：InSb (锑化铟) InGaAs(铟镓砷) PbS (硫化铅) 远红外检测器： DLATGS(氘代L-丙氨酸硫 酸三甘肽专用窗片)四、红外光谱仪制样方法
1.固体样品 • 压片法：样品和KBr取量； • 研糊法：固体样品与稀释剂(石蜡油、氟油) 研磨调糊；
• 成膜法：高分子样品等可用热压膜机制； 某些固体样品溶解在溶剂中，溶剂蒸发成 膜；
红外光谱仪简单介绍
岛津FTIR光谱仪系列
FTIR-8400S
红外显微镜AIM-8800
IRPrestige-21
德国布鲁克公司
EQUINOX-55 红外光谱仪
二、红外光谱的基本原理
• 红外光谱起源于分子中化学键的振动,属于 分子光谱中的振动光谱， • 红外吸收谱带的位置（波数cm-1 ）对应分 子振动能级跃迁的能级差； • 红外吸收谱带强度反映能级跃迁的几率。 • 红外光在电磁波谱中的波数范围： • 近红外：12800~4000 cm-1 (0.78~2.5 µm ) • 中红外：4000~400 cm-1 (2.5~25 µm ) • 远红外：400~10 cm-1 (25~1000 µm )
至检测器
来自光源
分束器 补偿板
(4)光的干涉原理
傅立叶变换红外光谱仪基于光的 干涉，分别来自动镜与定镜的红外光 由于光程差发生干涉。干涉光穿过样 品室，被检测器检测后，经傅立叶变 换产生红外光谱图。
(5). 常用红外检测器
• 热电检测器：广泛应用于中红外区，
• —钽酸锂 (LiTaO3)
—氘代硫酸三甘肽( DTGS )
120-150℃干燥3小时，放入干燥器以备后用；
• 为避免手汗对压片的影响，准备一双白手套，研磨和 压片过程中戴手套；
2 、样品的研磨操作 • 取400毫克备用KBr粉末于玛瑙研钵中， 加入0.5%~2%样品，在红外灯下研细混 匀，放入烘箱中120~150℃干燥1小时； • 注意：干燥温度依样品性质而定； • 使用丙酮（或乙醇、石油醚等溶剂）棉 清洗样品底座；
电磁波谱
波长 (cm) 能量 紫外 UV 10-5 波长 (mm) 波数 (cm-1) 可见 VIS 近红 外 NIR 中红外 Mid-IR 10-3 2.5 25 400 远红外 Far-IR 10-2 1000 10 微波 Microwave 10-1
10-5 10-4 0.78
12,800 4000
可用ATR 法测定的样品
• 纸，薄膜，织物，纱 • 涂层或树脂 (more than 1x10-6m) 通常，样品要有光滑平整表面，样 品反射率小于棱镜.
衰减全反射(ATR)光谱的测量
ATR光谱测定深度为几个微米，一定程度上反映了 被测物的表面信息。测量时，样品需紧贴晶体表面； 液体样品可直接滴在晶体表面上。
– 高光通量优势 ：光源利用率高。 – 高信噪比优势 ：相同时间内光谱元更多。 – 波数精度高：用He-Ne激光控制取样，精度 达±0.01cm-1 – 杂散光低：某一波长光的强度通过杂散光方 式叠加到另一波长光的强度的可能性很小。 – 具有灵敏度高、分析速度快、试样用量少， 而且分析不受试样物态的限制。
因此是现代结构化学、有机化学和分析化学等领域中
最强有力的测试手段之一。
五、IRPrestige-21光谱仪基本操作
1、样品的准备工作：
• 保持使用压片机的房间湿度较低； • 将压片机配件表面的油脂用四氯化碳或苯清除（否则 得到的样品片有黄色。），放入干燥器备用； • 用玛瑙研钵一次研磨大量KBr晶体并过筛，放入烘箱中
5.傅立叶变换红外光谱仪应用范围
广泛用于:有机化学(有机合成和金属有机等)； 高分子化学(高分子材料和复合材料);无机化学; 生
物学(生物制药,功能生物材料,蛋白质结构,药物及药
物中间体);物理化学;材料科学(新型材料等); 石油
化工;环境科学(环境监测、环境污染控制,);地质学
(石油、煤、土壤及矿物分析);公安物证分析研究等，
Deuterated triglycine sulfate detector ；
—高灵敏度的氘代L-丙氨酸硫酸三甘肽
( DLATGS ) deuterated L-alanine triglycine
sulfate ；用于中、远红外
• 光电导检测器：高灵敏、快速响应检测 器。如碲镉汞化物(MCT, Mercury Cadmium Telluride)，用于中红外；
置于吸收池之后可 避免杂散光的干扰
双光束红外光谱仪结构原理图
2、傅立叶变换红外光谱仪基本构造
He-Ne 准直激光 固定镜
光源
动镜
分束器
样品室
热电检测器
He-Ne激光检测器
3.傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪
样品室 检测器 显示器 光源 计算机 绘图仪
干涉图
FTS
光谱图
(1). 红外光源
• 红外光源通常为惰性固体物质 构成，电热可达1500 ~ 2000K； • 高辉度陶瓷光源：中、远红外区 卤钨灯：近红外区 高压汞弧灯：远红外区专用光源
• 用户自创立谱库； • 样品光谱与谱库中标准谱图匹配的程度以 HQI指标来衡量； • 谱图搜索建立在谱图相似性，峰位，峰强或 与该谱图相应的文字信息。
谱峰匹配度检验
• 比较两红外光谱的相似性； • 两光谱间完全相同的匹配，HQI 指数为 1000 (Pearson 相关系 数)
4.傅立叶变换红外光谱仪的优点
ATR晶体
2.漫反射的应用
Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS)
红外漫反射方式(DRS)
光源
红外漫反射DRS附件
DRS附件示意图
红外漫反射方式(DRS)应用
• 原则上，漫反射方法(DRS)适用于几乎 所有能被研磨的样品。如样品为深色的 粉末，可将其与KBr一起研磨、稀释后 放入样品杯中测量； • 对于某些粉末状样品，如高分子聚合物 很难在溴化钾中研磨均化 ，也可采用除 KBr以外的稀释剂，如硫磺来制样。
1.类型:色散型
干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
色散型与干涉型红外光谱仪的区别:
色散型用棱镜或衍射光栅进行分光；
干涉型用干涉仪代替色散装置，形成干 涉光束后通过样品
2.色散型红外光谱仪结构原理
1.色散型 将光源发射的红外光 分成两束，一束通过试样， 另一束通过参比，利用半 圆扇形镜使试样光束和参 比光束交替通过单色器， 然后被检测器检测。当试 样光束与参比光束强度相 等时，检测器不产生交流 信号；当试样有吸收，两 光束强度不等时，检测器 产生与光强差成正比的交 流信号，从而获得吸收光 谱。
3 、固体样品压片步骤
KBr 样品
→
样品的研磨
→
样品进行压片
→
成片后进 行测试
SSp-10型手压机压片
→
→
2、IRPrestige-21光谱仪基本操作
开机及起动软件的操作见软件操作
红外光谱的基团频率
Wavenumber (cm-1)
4000 100 2500 2000 1500 625
N-H O-H C-H
C=N C=C
C=O C=N C=C Fingerprint region
（红外指纹区、灵敏区）
0 2.5 4 5 7 16
Wavelength (µ m)
三、傅立叶变换红外光谱仪类型与结构原理
大型分析仪器讲座
------傅里叶变换红外光谱
一、红外光谱仪发展概况
二、红外光谱的基本原理
三、红外光谱仪类型与结构原理
四、红外光谱制样技术
五、IRPrestige-21 系统操作简介
一、红外光谱仪器发展概况
1930年第一台棱镜分光单光束
1946年棱镜分光双光束 60年代光栅分光 70年代傅立叶变换光谱仪
固体制样所用仪器
玛 瑙 研 钵
SSp-10型手压机
KBr压片模具
2.液体样品制样方法
液体样品： 溶液法；液膜；涂膜法；
固定式液体池
可拆式液体池
3.气体样品制样技术
气体样品的测定：气体池
开气阀
KRS-5 窗片
KBr 窗片