傅里叶变换红外光谱仪-丁齐全解
傅里叶变换红外光谱仪-丁齐共39页PPT
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥ห้องสมุดไป่ตู้一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
傅里叶变换红外光谱仪解析
傅里叶变换红外光谱仪解析仪器分析综述系别：生物科学与技术系班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251傅里叶变换红外光谱仪前言随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,简称为傅里叶红外光谱仪。
它不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，主要由红外光源、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、控制电路板和电源组成。
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。
正文傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。
光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。
自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上后变成两束光。
其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。
傅里叶变换红外光谱仪-丁齐报告
FTIR基本结构
迈克尔逊（Michelson）干涉仪及其工作原理
是FTIR的核心部件，其作用是将复色光变为干涉光。
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FTIR基本结构
单色光的干涉图：
•当光程差是1/2λ的偶数倍时，两束光相位相同，产生相长干涉，亮度最强 •当光程差是1/2λ的奇数倍时，两束光相位相反，产生相消干涉，亮度最弱 •光程差介于两者之间时，相干光强度也对应介于最强和最弱之间。
A——为吸光度，没有单位 a——为消光系数 b——槽厚，cm c——浓度，mol·L-1
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FTIR基本结构
复色光的干涉图：当动镜连续往返移动时，检测器的信号将呈现余弦变化 。动镜每移动 距离时，信号则从最强到最弱周期性变化一次。如图（a） 所示。图（b）为另一频率ν2的单色光经干涉仪后的干涉图。如果是频率ν1 、 ν2光一起进入干涉仪，则得到两种单色光干涉图的加合图，如图（c）所 示 。当入射光是连续频率的多色光时，得到的是中心极大而向两侧迅速衰 减的对称干涉图，如图（d）所示。这种干涉图是所有各种单色光干涉图的 总加合图。
棱镜和光栅色散型红外光谱仪原理图
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红外光谱仪发展史
第三代 干涉型 70年代发展起来，其原理与色散型完全不同，特点是测量速度快，测量范 围宽，精度和分辨率高，典型代表是傅里叶变换红外光谱仪。（原理后面 讲）
第四代 激光红外光源 70年代末开始发展，能量高，单色性好，具有极高的灵敏度，可调激光 既作为光源又省去了分光系统。
• 扫描速度快 FTIR光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光 谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采 集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的 频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
傅里叶变换红外光谱分析
一、FTIR概述 1. IR光谱在化学领域中的应用：
红外吸收光谱分析
分子结构基础研究: 应用IR测定分子的键长、键
角，以此推断出分子的立体构型；
(1) 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由
简正频率来计算热力学函数等。
(2) 化学组成分析：根据光谱中吸收峰的位置和形
状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
图6-17 直线型分子的运动状态 （a）、（b）、（c）平移运动（d）、（e）转动运动 （f）在z轴上反方向运动，使分子变形，产生振动运动
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
如水分子的基本振动数为3×3-6 = 3，故水分子由 三种振动形式(图6-18)。O-H键长度改变的振动称为 伸缩振动。伸缩振动可分为两种，对称伸缩振动(用符
图6-16 双原子分子振动的弹簧球模型
Hook‘s Law 的讨论
红外吸收光谱分析
虎克定律（ ~ (k /m)1/2）得出频率与质量及键
能的关系有如下关系：
（1）m 增大时， 减小亦即重的原子将有低的振
动频率。
例如CH的伸缩振动频率出现在3300～
2700cm-1，CO的伸缩振动频率出现在1300～
红外吸收光谱分析
4. 分子振动的形式与谱带
双原子的振动是最简单的，它的振动只能发生在连结 两个原子的直线方向上，并且只有一种振动形式，即两原 子的相对伸缩振动。多原子分子的振动可分解为许多简单 的基本振动。
4. 分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
设分子由 n 个原子组成，每个原子在空间都有三个自 由度，原子在空间的位置可以用直角坐标系中的三个坐标
傅里叶红外光谱仪测试原理及常用制样方法
傅里叶红外光谱仪测试原理及常用制样方法傅里叶变换红外光谱仪由迈克耳逊干涉仪和数据处理系统组合而成,它的工作原理就是迈克耳逊干涉仪的原理。
迈克耳逊干涉仪的光路如图所示，图中已调到M2与M1垂直。
∑是面光源（由被单色光或白光照亮的一块毛玻璃充当），面上每一点都向各个方向射出光线，又称扩展光源，图中只画出由S点射出光线中的一条来说明光路。
这条光线进入分束板G1后，在半透膜上被分成两条光线，反射光线①和透射光线②，分别射向M1和M2又被反射回来。
反射后，光线①再次进入G1并穿出，光线②再次穿过补偿板G2并被G1上的半透膜反射，最后两条光线平行射向探测器的透镜E，会聚于焦平面上的一点，探测器也可以是观测者的眼睛。
由于光线①和光线②是用分振幅法获得的相干光，故可产生干涉。
光路中加补偿板G2的作用是使分束后的光线①和光线②都以相等的光程分别通过G1、G2两次，补偿了只有G1而产生的附加光程差。
M2′是M2被G1上半透膜反射所成的虚象，在观测者看来好象M2位于M2′的位置并与M1平行，在它们之间形成了一个空气薄膜。
移动M1即可改变空气膜的厚度，当M1接近M2′时厚度减小，直至二者重合时厚度为零，继续同向移动，M1还可穿越M2′的另一测形成空气膜。
最后通过观测干涉条纹的分布情况就可以获得我们所要的信息。
如果是傅里叶变换红外光谱仪，那还要加上对干涉信息的数据处理系统而最终获得我们的数据图表。
二.紫外;-;可见分光光度计定量分析法的依据是什么？比耳(Beer)确定了吸光度与溶液浓度及液层厚度之间的关系，建立了光吸收的基本定律。
○1. 朗伯定律当溶液浓度一定时，入射光强度与透射光强度之比的对数，即透光率倒数的对数与液层厚度成正比。
人们定义：溶液对单色光的吸收程度为吸光度。
公式表示为A=Lg （I0/It）○2.比耳定律当一束单色光通过液层厚度一定的均匀溶液时，溶液中的吸光物质的浓度增大dC，则透射光强度将减弱dI，-dI与入射光光强度I与dc的积成正比。
傅立叶变换红外光谱仪的基本原理及其应用
傅立叶变换红外光谱仪的基本原理及其应用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种重要的分析仪器，其基本原理是利用傅里叶变换的原理进行红外光谱分析。
通过测量样品在不同波数下吸收或发射的红外辐射，可以获得样品的红外光谱图像，进而分析样品的化学成分和结构。
傅里叶变换的基本原理是任何一个周期函数都可以用一组正弦函数的无穷级数来表示，这组正弦函数的频率是原函数频率的整数倍。
对于傅里叶变换红外光谱仪，它将红外光在样品上通过的光强信号转换为频谱信号，再通过傅里叶变换将频谱信号转换为红外光强的波数分布图。
1.光源发出的连续谱光通过准直系统转化为平行光，再将平行光通过光学分束器分为参考光和样品光。
2.参考光和样品光经过光路调节后，分别经过干涉仪的两个通道。
3.干涉仪的两个通道引出的光分别经过两个光学衰减器调节光强，然后进入半导体探测器转换为电信号。
4.半导体探测器的输出信号经过预处理电路放大，再经过模数转换装置转换为数字信号。
5.数字信号经过傅里叶变换计算机利用傅里叶变换算法得到样品的红外光谱图像。
1.制药行业：可以用于药物成分的鉴定、含量的测定以及药物的质量控制。
2.化学行业：可以用于化学反应动力学的研究、有机物的结构表征等。
3.材料科学：可以用于材料的成分分析、物质的变换和反应过程的研究等。
4.聚合物行业：可以用于聚合物分子结构的分析和性能的研究。
5.环境监测：可以用于环境中有害物质的检测和分析，如大气污染物、水质污染物等。
总之，傅立叶变换红外光谱仪通过测量样品在不同波数下的红外光吸收或发射，利用傅里叶变换原理将光谱信号转换为波数分布图，从而实现对样品的结构和成分分析。
其在制药、化学、材料科学、聚合物和环境监测等领域有着广泛的应用。
傅里叶变换红外光谱仪解析
仪器分析综述系别：生物科学与技术系班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251傅里叶变换红外光谱仪前言随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,简称为傅里叶红外光谱仪。
它不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，主要由红外光源、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、控制电路板和电源组成。
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。
正文傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。
光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。
自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上后变成两束光。
其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。
因而这两束到达探测器的光油了光程差，成了相干光，移动可动镜M1可改变两束光程差。
傅里叶变换红外光谱仪ppt课件
（2）共轭效应 共轭效应使共轭体系中
的电子云密度平均化，即双键键强减小， 振动频率红移 (减小）。也以C＝O为例：
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空间效应
（1）空间位阻 破坏共轭体系的共平面性，使 共轭效应减弱，双键的振动频率蓝移（增大）。
CH(CH3)2
O
O
O
CH3
1663cm-1
CH3 CH3
1686cm-1
CH3 CH(CH3)2
叁键和
CC、CN、NN和
累积双键区 2500~2000cm-1 C＝C＝C、N＝C＝O
等的伸缩振动
双键区 单键区
2000~1500cm-1 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。
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红外吸收峰的类型
• 基频峰 分子吸收一定频率的红外光，若振动能级
由基态（n=0）跃迁到第一振动激发 （n=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。 由于n=1，基频峰的强度一般都较大，因 而基频峰是红外吸收光谱上最主要的一 类吸收峰。 • 泛频峰 包括：倍频峰、合频峰、差频峰，一般都 很弱常观测不到。
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影响基团频率位移的因素
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傅里叶变换红外光谱仪的工作原理图
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迈克尔逊红外干涉仪原理图
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光源
1.能斯特灯 由粉末状氧化锆、氧化钇、氧化钍等稀土氧化 物加压成型，并在高温下烧结成的空心或实心 细棒,功率为50-200W，波长2-25μm寿命1000h。
2.硅碳棒 由硅砂加压成型，并在高温下烧结成的两端粗 中间细的实心棒，功率200-400W，波长230μm，寿命大于1000h。
傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备
傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，FTIR）是一种分析样品的工具，它基于傅里叶变换原理，并利用红外辐射与物质的相互作用来获取样品的红外吸收信息。
它的工作原理可以分为三个部分：光源和样品的作用、干涉仪和检测器的作用、以及数据处理和谱图生成。
在FTIR光谱仪中，红外光源产生一束连续的宽光谱光，这个光经过一个光学系统，被分配到两个不同的路径上。
一条路径是参考路径，另一条路径是样品路径。
在样品路径中，红外光被样品吸收，产生的光强发生变化。
而在参考路径中，红外光不经过样品，直接进入干涉仪。
干涉仪是FTIR光谱仪中的核心部件，其中最重要的部分是光学平板。
光学平板的作用是将样品路径和参考路径的光合并，并使它们按时间延迟排列。
这样就产生了干涉现象，样品路径与参考路径的光在干涉光束中相互干涉。
通过调整光学平板的位置，可以改变两束光之间的相对相位差，从而观察到干涉信号的变化。
接下来，干涉光束经过一个叫做分光器的装置，使其进入光敏探测器中。
光敏探测器将干涉信号转化为电信号，并输出到计算机中进行数据处理。
计算机利用傅里叶变换将时域的信号转换为频域的信号，得到样品的红外光谱图像。
在样品制备方面，首先需要样品具有良好的红外吸收性能。
一般来说，样品应具有较高的纯度，以避免其他组分的干扰。
其次，样品可以制备成片状、粉末状或液体状，以适应不同形式的样品。
对于片状样品，可以使用压片法将样品制成适当的厚度和大小的片。
通常使用KBr研钵将样品与KBr混合均匀，然后将混合物置于高压机中进行压片。
最后得到的片使用样品夹夹在样品架上进行测试。
对于粉末样品，首先需要将样品粉碎得到细粉，然后将其与KBr混合均匀。
可以使用臼和钵、球磨机等设备将样品和KBr进行混合，再将混合物置于压片机中进行压片。
对于液体样品，可以使用液体电池夹将样品夹在样品架上进行测试。
傅里叶变换红外光谱分析(第三版)
傅里叶变换红外光谱分析（第三版）加入书架登录•版权信息•前言•第一版前言•第二版前言•第1章红外光谱的基本概念•1.1 红外光谱的产生和红外光谱区间的划分•1.2 分子的量子化能级•1.3 分子的转动光谱•1.4 分子的纯振动光谱•1.5 分子的振-转光谱•1.6 振动模式•1.7 振动频率、基团频率和指纹频率•1.8 倍频峰•1.9 合（组）频峰•1.10 振动耦合•1.11 费米共振•1.12 诱导效应•1.13 共轭效应•1.14 氢键效应•1.15 稀释剂效应•第2章傅里叶变换红外光谱学•2.1 单色光干涉图和基本方程•2.2 二色光干涉图和基本方程•2.3 多色光和连续光源的干涉图及基本方程•2.4 干涉图数据的采集•2.5 切趾（变迹）函数•2.6 相位校正•2.7 红外光谱仪器的分辨率•2.8 噪声和信噪比•第3章傅里叶变换红外光谱仪•3.1 中红外光谱仪•3.2 近红外光谱仪和近红外光谱•3.3 远红外光谱仪和远红外光谱•3.4 红外仪器的安装、保养和维护•第4章傅里叶变换红外光谱仪附件•4.1 红外显微镜•4.2 傅里叶变换拉曼光谱附件•4.3 气红联用（GC/FTIR）附件•4.4 衰减全反射附件•4.5 漫反射附件•4.6 镜面反射和掠角反射附件•4.7 变温红外光谱附件•4.8 红外偏振器附件•4.9 光声光谱附件•4.10 高压红外光谱附件•4.11 样品穿梭器附件•第5章红外光谱样品制备和测试技术•5.1 固体样品的制备和测试•5.2 液体样品的制备和测试•5.3 超薄样品的测试•第6章红外光谱数据处理技术•6.1 基线校正•6.2 光谱差减•6.3 光谱归一化、乘谱和加谱•6.4 生成直线•6.5 改变光谱数据点间隔和填充零•6.6 光谱平滑•6.7 导数光谱•6.8 傅里叶退卷积光谱•第7章红外光谱谱图解析•7.1 烷烃化合物基团的振动频率•7.2 烯烃化合物基团的振动频率•7.3 芳香族化合物基团的振动频率•7.4 炔烃化合物基团的振动频率•7.5 醇和酚类化合物基团的振动频率•7.6 醚类化合物基团的振动频率•7.7 酮和醌类化合物基团的振动频率•7.8 醛类化合物基团的振动频率•7.9 羧酸类化合物基团的振动频率•7.10 羧酸盐类化合物基团的振动频率•7.11 酯类化合物基团的振动频率•7.12 酸酐类化合物基团的振动频率•7.13 胺类化合物基团的振动频率•7.14 铵盐类化合物基团的振动频率•7.15 氨基酸类化合物基团的振动频率•7.16 酰胺类化合物基团的振动频率•7.17 酰卤类化合物基团的振动频率•7.18 糖类化合物基团的振动频率•7.19 含硼化合物基团的振动频率•7.20 含硅化合物基团的振动频率•7.21 含氮化合物基团的振动频率•7.22 含磷化合物基团的振动频率•7.23 水、重水、氢氧化物和过氧化物的振动频率•7.24 含硫化合物基团的振动频率•7.25 含卤素基团的振动频率•7.26 无机化合物基团的振动频率•第8章红外光谱的定性分析和未知物的剖析•8.1 红外光谱的定性分析•8.2 未知物的红外光谱剖析•第9章红外光谱的定量分析•9.1 朗伯-比耳定律•9.2 峰高和峰面积的测量•9.3 曲线拟合法测量峰高和峰面积•9.4 导数光谱用于定量分析•9.5 固体样品的定量分析•9.6 液体样品的定量分析•9.7 多组分液体的定量分析•9.8 高分子共聚物和共混物的定量分析•附录基团振动频率表（按振动频率由高到低排序）•参考文献是否关闭自动购买？关闭后需要看完本书未购买的章节手动确认购买。
傅里叶变换红外光谱仪原理
傅里叶变换红外光谱仪原理傅里叶变换红外光谱仪工作的第一步是收集红外光谱数据。
这个过程中，仪器会发射一束包含多个不同波长的红外光束，光束穿过待测物质后，通过光学系统收集到后方。
收集到的光谱信号将被转换为电信号，经过放大和滤波等处理后，传送到傅里叶变换模块。
傅里叶变换模块的主要功能是将收集到的光谱信号从时间域转换到频率域。
为了实现这一转换，光谱信号会通过一个干涉仪，引入一个与光谱信号正交的信号。
这个正交信号和光谱信号经过光电模块转换为电信号，然后通过快速傅里叶变换算法进行频谱分析。
最终得到的频域信号将被转换为频率-强度图谱，并输出到显示器上。
在傅里叶变换红外光谱仪中，频率-强度图谱是分析物质的主要依据。
每一种物质都有特定的红外吸收特征，其呈现为一系列的吸收峰。
这些吸收峰代表了物质分子内键振动或者序贯振动等特定的运动模式。
通过对峰值位置和强度的分析，可以确定物质的组成和结构信息，实现非破坏性的物质分析。
傅里叶变换红外光谱仪具有多种应用领域，包括化学、生物、药物、环境和食品等。
在化学领域，它可用于分析化学物质的结构和组分，例如鉴定有机化合物的功能团和鉴定无机化合物的结构。
在生物领域，它可以用于检测蛋白质、核酸和多糖等生物大分子的结构和功能。
在药物领域，它可以用于药物的质量控制和药效评价。
在环境和食品领域，它可以用于监测和检测环境中有害物质和食品中残留物的含量。
总之，傅里叶变换红外光谱仪通过对物质红外光谱的傅里叶变换，实现了对物质的非破坏性分析。
其原理基于傅里叶变换，通过将红外光谱转换为频率-强度图谱，获得物质的红外吸收信息，从而实现对物质的分析和鉴定。
傅里叶红外光谱仪的工作原理检出限
傅里叶红外光谱仪的工作原理检出限
傅里叶红外光谱仪（FTIR）是一种重要的光谱分析仪器，广泛用于化学、材料科学、药物分析等领域。
其工作原理和检出限如下：
一、工作原理
1.傅里叶变换：
FTIR通过测量样品对红外光的吸收来获取信息。
它使用的是一种称为傅里叶变换的数学方法，通过这种方法，仪器可以同时收集到所有频率的红外光信号，提高了光谱获取的速度和灵敏度。
2.干涉仪：
在FTIR中，使用了一个名为迈克尔逊干涉仪的组件。
红外光从光源发出后，被分割成两束，这两束光在干涉仪中走不同的路径，然后再次合并。
这种路径差异导致了干涉，产生干涉图样。
3.信号检测和处理：
合并后的光被送到检测器，检测器记录下干涉图样。
这个干涉图样随后通过傅里叶变换转换成光谱数据。
这些数据展现了样品对不同波长红外光的吸收情况，从而得到样品的分子指纹。
二、检出限
FTIR的检出限取决于多种因素，包括仪器的灵敏度、样品的性质以及测试条件等。
一般而言，FTIR能够检测到微量级别的物质，检出限通常在微克到纳克的范围内。
但对于具体的样品和测试条件，检出限可能有所不同。
FTIR由于其高灵敏度、快速的测试速度和非破坏性的特点，在现代分析测试中非常受欢迎。
通过它，科学家可以快速而准确地获得关于各种材料的详细化学和结构信息。
傅里叶变换红外光谱仪FTIR简介PPT课件
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FT-IR简介 四、实例与图谱分
析-正己烷
在2962cm-1处的峰是CH3基团的 反对称伸缩振动。这种反对称 伸缩振动范围2962±10cm-1， 事实上，存在两个简并的反对 称伸缩振动（显示其中一个） 。
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FT-IR简介 四、实例与图谱分
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FT-IR简介 四、实例与Байду номын сангаас谱分
析-正己烷
在1375±10cm-1，是CH3对称弯曲 振动（也叫“伞”弯曲振动）吸收 峰位置，这个峰通常时很有用的， 因为这个峰比较孤立，比较环己烷 的谱图，最大的差异就是在环己烷 谱图中没有CH3基团的对称弯曲振 动峰。
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FT-IR简介 四、实例与图谱分
第14页/共32页
FT-IR简介
4.液体池法
液体样品诸如不同规格和材料的液体池进行 分析。池的厚度在0.01-1mm之间，池材料由 KBr、NaCl等构成。样品为水溶液时，可选用 对水不溶解的KRS-5、AgCl窗片。由于液体池 的拆装不甚方便，只有在使用红外光谱做定量 分析方法时才使用。
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FT-IR简介
目录
1
仪器构造和原理
2 红外样品常用制备方法
3
红外光谱的应用
4
实例与图谱分析
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FT-IR简介
一、仪器的构造和原理
1.定义：
中红外光为波长2.5-25um（或4800-400/cm）的辐 射光，它照射到样品后，可以被吸收、透射、反射、散射 或激发荧光（即拉曼效应）。分子吸收中红外光后产生振 动和转动的改变，形成红外吸收光谱图。
傅里叶红外光谱分析课件ppt
2/17/2024
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1.2、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption 满足两个条件： spectroscopy
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。
对称分子：没有偶极矩，辐 射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红 外活性。
偶极子在交变电场中的作用示 意图
(动画)
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2c
12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
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1.3、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
2.2.2. 傅里叶变换红外光谱仪结构（框动图画）
干涉仪
样品室
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
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傅里叶红外光谱分析
C2H4O
1730cm-1 1165cm-1
H
O
C
CH
H 2720cm-1
H
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。
（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
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1.4、红外吸收峰强度
intensity of Infrared absorption bend
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化
两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
04:49:36
2.1.1. 内部结构
04:49:36
04:49:36
2.2.2. 傅里叶变换红外光谱仪结构框（图动画）
干涉仪
样品室
检测器
光源
计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
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2.2.3. 傅立叶变换红外光谱仪的原理与 特点
(2) 单色器
光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；
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(3) 检测器
真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射；
傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉 汞(MCT)检测器；
TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应 与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；
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不对称δ as(CH3)1460㎝-1
２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）； 反之，出现在低波数区（高波长区）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
仪器分析实验三 傅立叶变换红外光谱仪的使用及未知物的测定
实验四傅立叶变换红外光谱仪的使用及未知物的测定一、实验目的1．了解傅立叶变换红外光谱仪的使用方法。
2．学会利用谱图检索未知物分析的方法。
二、基本原理红外定性分析的依据是：若两种物质在相同测定条件下得到的红外吸收光谱完全相同，则两种物质应为同一种化合物。
据此，可以将鉴定未知物的红外吸收光谱与仪器计算机所储存的谱图库中的标准红外光谱进行检索、比对，进而推断未知物可能的结构式。
在现代红外光谱分析中，傅立叶变换红外光谱仪利用其强大的各种谱图库，通过计算机对红外光谱的检索、比对，广泛应用于许多物质的定性鉴定。
三、仪器与试剂1．仪器美国PE公司BX-Ⅱ型红外光谱仪压片机玛瑙研钵2．试剂溴化钾（光谱纯或分析纯）130℃下干燥24h，存于干燥器中，备用。
四、实验步骤1．采用薄膜法，将未知薄膜进行扫描，并与谱图中的红外标准光谱进行检索、比对。
五、结果处理1．通过将聚苯乙烯薄膜或聚乙烯薄膜的红外光谱与谱图库中聚苯乙烯薄膜的标准光谱进行比对，主要对2850.7cm-1、1601.4cm-1及906.7cm-1的吸收峰进行检验。
在2000—4000cm-1范围内，波数误差不大于±10cm-1。
在650—2000cm-1范围内，波数误差不大于±3cm-1。
2．通过将未知物的红外光谱与谱图库中的标准光谱进行检索、比对，推断未知有机物可能的结构式。
实验结论：由上图可以推断出该未知物的可能结构为：聚苯乙烯六、讨论和总结傅立叶变换红外光谱法的特点主要有：1、多路有点。
狭缝的废除大大提高了光能的利用率。
样品置于全部辐射波长下，因此全波长的范围下的吸收必然改进信噪比，使测量灵敏度和准确度大大提高。
2、分辨率提高。
分辨率决定于动镜的线性移动距离，距离增加，分辨率提高。
3、波数准确度高。
由于引入激光参比干涉仪，用激光干涉条纹准确测定光程差，从而使波数更加准确。
4、测定的光谱范围宽。
5、扫描速度极快，在不到1s 的时间里可获得图谱，比色散型仪器高几百倍。
傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备
70年代傅立叶 变换光谱仪
2
傅里叶变换红外光谱学基本原理
样品
动镜
劈光器
激光器
检测器
(干涉谱图)
固定镜 干涉仪
光源 FTIR光谱仪的光学系统示意
2
傅里叶变换红外光谱学基本原理
• 同相
– 相长干涉
+
=
• 异相
– 相消干涉
+
=
2
傅里叶变换红外光谱学基本原理
干涉仪
BM
l
0 -l
动镜
定镜
BF
分束器
IR 光源
入1～2滴液体石蜡混研成糊状,涂在KBr或NaCl制成的盐窗上, 进行测试.此法可消除水峰的干扰.
缺点：液体石蜡本身有红 外吸收,光谱中出现碳氢吸 收峰,此法不能用来研究饱 和氟烷油烃全的氟红代外石吸蜡收油.： 能得到4000~1300 cm-1 样 品光谱.而石蜡油在1300下 没有吸收带.可以互为补充
一般红外光谱测定采用4 cm-1的分辨率.根据需要选用不同档次的分辨率 从64 到 0.0625.研究级的红外光谱仪的最高分辨率 0.125以上
3
红外光谱样品制备
1 固体样品的制备 a.压片法:
将1mg固体试样与150mg干燥的优级纯KBr
混合,用玛瑙研钵研磨到粒度小于2μm,装入
模具内,在油压机上或手动压片制成透明薄片,
3
红外光谱样品制备
2 液体样品的制备
a. 液b.膜液法体吸收池法: 对于低沸点液体样 油状品或和粘定稠量液分体,析直,接要滴用在固两定块密盐封片液之体间池,.形制 成没样有时气液泡体的池毛倾细斜厚放度置液膜,样,然品后从用下夹口具注固入, 定,放直入至仪液器体光被路充中满进为行止测,试用.聚液四膜氟厚乙度烯为塞510μ子m时依,测次得堵的塞吸池光的度 入比口较和合出适口.,对进极行性测样试. 品的清洗剂一般用CHCl3,非极性样品清洗剂 一般用CCl4.
傅里叶变换变换红外光谱仪
傅里叶变换变换红外光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪（FTIR光谱仪）是一种常见的红外光谱分析仪器。
它利用傅里叶变换原理，将红外光信号与参考光（通常为干涉仪中的Michelson干涉仪）进行干涉，从而将光信号转换为频谱信息。
FTIR光谱仪的基本工作原理如下：
1. 入射的红外光通过一个干涉仪的分光器，被分为两束，一束通过样品，另一束通过参考光程。
2. 经过样品和参考光程后的两束光再次重合，形成干涉效应。
3. 干涉光信号通过一个探测器接收，并转换为电信号。
4. 通过应用傅里叶变换算法，将时间域信号转换为频谱信息。
5. 最终得到的频谱图形表示了样品在不同波数（或频率）下的吸收光谱特征，可以用于分析样品的结构和组成。
FTIR光谱仪的优点包括：
1. 高分辨率：使用干涉仪可以获得较高的波数分辨率，使得细微的光谱特征可以被分辨出来。
2. 宽波数范围：FTIR光谱仪可以覆盖较宽的波数范围，使得不同类型的化学键和功能基团都可以被检测到。
3. 快速扫描速度：由于傅里叶变换算法的应用，FTIR光谱仪具有较快的扫描速度，可以实现实时或高通量的样品分析。
4. 非破坏性测量：红外光是无害且非破坏性的，可以对样品进行非破坏性测量和分析。
FTIR光谱仪广泛应用于化学、生物、环境等领域的材料分析
和质谱分析，用于研究和分析样品的化学成分、结构、反应性等。
傅里叶变换红外光谱仪测定原理
傅里叶变换红外光谱仪测定原理嘿，你有没有想过，在科学的世界里，有一种超级神奇的仪器，就像一个有着超级洞察力的小侦探，能够看透物质的内部结构呢？这就是傅里叶变换红外光谱仪啦。
今天呀，我就来给你好好讲讲它的测定原理。
咱先来说说红外光。
红外光，这玩意儿可不像咱们平常看得见的光那么直白。
它就像一个神秘的使者，虽然我们的眼睛看不到它，可是它却携带着很多关于物质的秘密。
你看啊，不同的物质就像有着不同性格的人。
当红外光照射到这些物质上的时候，就像是一个访客去敲这些物质的“家门”。
那这时候物质会怎么反应呢？这就涉及到分子的振动啦。
分子呢，就像一群小弹簧连着的小球球。
这些小球球和小弹簧可不是老老实实待着的。
它们会振动，就像一群小朋友在操场上蹦蹦跳跳。
当红外光这个访客的能量和分子振动所需要的能量刚好对上的时候，就像是一把钥匙开了一把锁，分子就会吸收这个红外光的能量。
这时候有人可能就会问了：“那怎么知道分子吸收了多少能量呢？”这就轮到傅里叶变换红外光谱仪出场了。
这个仪器呀，就像一个超级精确的能量记录员。
它里面有一个叫干涉仪的部件，这个干涉仪可厉害着呢。
它就像一个魔法阵，能把红外光分成两束，然后让这两束光走不同的路，再把它们重新组合起来。
这一组合呀，就产生了一种干涉现象。
这干涉现象就像水波的叠加一样，有的地方加强了，有的地方减弱了。
我有个朋友，刚开始接触这个傅里叶变换红外光谱仪的时候，他就特别好奇这干涉现象和检测物质有啥关系。
我就跟他说呀，你看，当有物质吸收了红外光之后，这干涉的图案就会发生变化。
这就好比是一群跳舞的人，本来按照一种节奏跳舞，突然有几个人被拉走了，那整个舞蹈的队形就变了。
这个干涉图案的变化就反映了物质对红外光的吸收情况。
然后呢，傅里叶变换红外光谱仪还有一个强大的本领，就是傅里叶变换。
这傅里叶变换可不好理解，我当时学的时候也是挠破了头。
不过你可以这么想，它就像是一个翻译器。
干涉仪得到的干涉图就像是一种加密的信号，而傅里叶变换呢，就把这个加密的信号翻译成我们能看得懂的东西，也就是红外光谱。
傅里叶变换红外光谱仪EQUINOX55仪器结构和操作
EQUINOX 55型Fourier变换红外光谱仪〔德国Bruker公司〕一．外形及光路图Equinox 55 型傅立叶红外光谱仪具有高测量精度、高分辨率、高效率等优点。
该红外光谱仪适用于有机化合物官能团的定性和结构分析及无机矿物的定性分析（包括液体、气体、固体粉末及薄膜等）。
红外光谱是解析物质结构的强有力工具，被广泛用来分析、鉴别物质，研究分子内部及分子之间相互作用。
红外光谱法具有很强的普适性。
气、固、液体样品都可测试。
1、红外光谱仪包括光学台（见图1）、计算机、打印机，其波数范围在4000 400cm－1的中红外光谱区域。
光学台光路图见图2。
图1 光学台A．样品室 B.干涉仪系统 C.红外光源和控制电路D电源 E.检测室图2 光学台光路图A红外光源 B.光阑 C.外接出口 D.分束器E、E.窗口 F.样品支架G.检测器2、迈克尔逊干涉仪光的干涉现象是光的波动性的一种表现．当一束光被分成两束，经过不同路径再相遇时，如果光程差小于该束光的相干长度，将出现会干涉现象。
迈克尔逊干涉仪是一种利用分割光波振幅的方法实现干涉的精密光学仪器。
迈克尔逊干涉仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性。
傅立叶变换红外光谱仪具备的特点：1高信噪比，将入射光按不同的频率被干涉仪调制成不同的声频信息值，使所用检测器既获得强度的信息，又获得频率的信息，使各种频率光同时落在检测器上，无须分辨测量即测完全部光谱；2高测量精度，使动镜在无摩擦的空气轴承上移动，通过激光干涉图零点取样，用计算机自动完成数据输出及绘图，无人为因素干扰；3高分辨率，采用多路通过的方法，使分辨率随采样数据增加而加多；4测量速度，采用多次扫描类加法消除光谱噪声，改善信噪比，提高灵敏度；5测量波段宽、全波段分辨率一致的特点，用干涉法采集数据，以数字形式存储运算，使采集范围广且达到全波段分辨率一致。
二．仪器的使用(1)OPUS软件的操作界面见图3。
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FTIR基本结构
复色光的干涉图：当动镜连续往返移动时，检测器的信号将呈现余弦变化 。动镜每移动 距离时，信号则从最强到最弱周期性变化一次。如图（a） 所示。图（b）为另一频率ν2的单色光经干涉仪后的干涉图。如果是频率ν1 、 ν2光一起进入干涉仪，则得到两种单色光干涉图的加合图，如图（c）所 示 。当入射光是连续频率的多色光时，得到的是中心极大而向两侧迅速衰 减的对称干涉图，如图（d）所示。这种干涉图是所有各种单色光干涉图的 总加合图。
12
傅立叶变换红外光谱仪
傅立叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer ，FTIR光谱仪 ）是第三代红外光谱仪。经过麦克尔逊干涉仪的两束 相干光间的光程差改变，探测器所测得的光强也随之变化，再与样 品作用从而得到干涉图。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进 行傅立叶变换的数学处理，把干涉图还原成红外光谱图。
2
基本定义与原理
红外光
3
基本定义与原理
红外光谱 光谱仪测得的红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃 迁而产生的，其吸收频率对应于分子的振动频率，物质吸收红外辐射应满 足： (1) 辐射光具有的能量应满足物质产生振动跃迁所需的能量 (2) 分子振动时，偶极矩的大小和方向必须有一定的变化 双原子分子振动 为简化讨论，采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学键的 振动可近似看作两个刚性小球沿轴线方向的简谐振动。
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基本定义与原理
根据虎克定律： 频率：
K是键力常数， μ是折合质量
任意两个相邻能级之间的能量差为： 能量：
波数：
h是普朗克常数，λ是波长，c是光速。K与键能和键长有关。发生振动能级 跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键力常数，即取决于 分子的结构特征。
5
基本定义与原理
表 一些键的伸缩振动的力常数
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红外光谱仪发展史
这两代红外光谱仪属于色散型，利用分光镜将红外光分成两束，一束作为参 考光，一束作为探测光照射样品，两束光交替通过反射镜、入射狭缝进入棱镜（或 光栅），再由出射狭缝进入检测器。当这两束光强度相同时，检测器上的光强差为 0，记录器上没有记录。当通过样品池的红外光被样品吸收而光强减弱时，在检测 器上会显示一个信号，此信号与两光束的强度差成正比。当波长连续改变时，由于 样品对不同波长的光吸收强度不同，就可得到红外光谱图。
傅里叶变换红外光谱仪
分析测试百科网 丁齐
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Tel: 86-10-84839035
主要内容
• 基本定义与原理
• 红外光谱仪发展史
• 傅里叶变换红外光谱仪
• 红外光谱图解析 • FTIR光谱仪应用 • 主流厂商及仪器
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基本定义与原理
红外光谱仪是以连续变化的各种波长的红外光为光源照射样 品，引起分子振动和转动能级之间的跃迁，从而测得样品的 吸收光谱。
红外光谱仪通常由光源，单色器，探测器和计算机处理信 息系统组成。
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红外光谱仪发展史
第一代 棱镜色散型 对温度、湿度敏感，对环境要求苛刻。 第二代 光栅色散型 60年代，由于光栅刻制和复制技术的发展，出现了光栅色散型红外光谱仪 。分辨率得到了提高，测量波段范围拓宽，环境要求降低。
化学键键能越强（即键的力常数K越大），原子折合质量μ 越小，化学键的 振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
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基本定义与原理
多原子分子振动
伸缩振动：键长沿键轴方向变化，键角不变。 弯曲振动：键长不变，键角变化，又称为变形振动。 以亚甲基为例，其振动方式和分类如下：
伸缩振动
变形振动
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基本定义与原理
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FTIR基本结构
迈克尔逊（Michelson）干涉仪及其工作原理
是FTIR的核心部件，其作用是将复色光变为干涉光。
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FTIR基本结构
单色光的干涉图：
•当光程差是1/2λ的偶数倍时，两束光相位相同，产生相长干涉，亮度最强 •当光程差是1/2λ的奇数倍时，两束光相位相反，产生相消干涉，亮度最弱 •光程差介于两者之间时，相干光强度也对应介于最强和最弱之间。
棱镜和光栅色散型红外光谱仪原理图
ห้องสมุดไป่ตู้11
红外光谱仪发展史
第三代 干涉型 70年代发展起来，其原理与色散型完全不同，特点是测量速度快，测量范 围宽，精度和分辨率高，典型代表是傅里叶变换红外光谱仪。（原理后面 讲）
第四代 激光红外光源 70年代末开始发展，能量高，单色性好，具有极高的灵敏度，可调激光 既作为光源又省去了分光系统。
• 基频：每一种振动方式都有一个特征频率，叫基频。
• 基频峰：分子吸收红外光后，E0→E1引起的一个吸收峰。 • 倍频峰：分子吸收红外光后，E0→E2、 E0→E3……引起的一系列吸收峰 。倍频峰通常很弱。 • 理论上有几种振动方式就有几个吸收带。
由于原子的种类和化学键的性质不同，以及各化学键所处的环境不同，导 致不同化合物的吸收光谱具有各自的特征。大量实验结果表明，一定的官 能团总是对应于一定的特征吸收频率，即有机分子的官能团具有特征红外 吸收频率。这对于利用红外谱图进行分子结构鉴定具有重要意义，据此可 以对化合物进行定性分析。
Sales School-Phase I
FTIR光谱仪没有色散元件，主要部件有光源、麦克尔逊干涉仪、样 品池、检测器、计算机。
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Lumiere Tech. Ltd.
FTIR基本结构
光源
红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射稳定、 高强度的红外辐射。常用的是硅碳棒、能斯特（Nernst）灯。 硅碳棒 由碳化硅烧结而成的，两端粗中间细，在低电压大电流下工作（ 约4～5A）。耗电功率约200～400W，工作温度为1200～1500℃。优点：发 光面积大，波长范围宽（可低至 200cm-1），坚固、耐用，使用方便及成 本低。缺点：电极触头发热需水冷，工作时间长时电阻增大。
能斯特灯 由稀土氧化物烧结而成的空心棒或实心棒，主要成分为ZrO2（75 ％）、Y2O3、ThO2，参入少量Na2O、CaO或MgO。直径约1～2mm，长度25～ 30mm，两端绕有Pt丝作为导线。功率约50～200W，工作温度1300～1700℃ 。优点：发光强度大，稳定性好，寿命长，不需水冷。缺点：机械性能较 差，脆，操作较不方便，价格较贵。