傅里葉紅外光譜儀是一種重要的分析儀器，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、材料、醫(yī)藥等領(lǐng)域。傅里葉紅外光譜儀通過(guò)測(cè)量樣品對(duì)紅外光的吸收來(lái)確定樣品的組成和結(jié)構(gòu)，其工作原理是基于分子存在的所有化學(xué)鍵都有特定的振動(dòng)頻率，這些振動(dòng)頻率可以與紅外光的波長(zhǎng)匹配，因此分子吸收紅外光的特定頻率，從而產(chǎn)生峰位。本文將詳細(xì)描述傅里葉紅外光譜儀的原理、結(jié)構(gòu)和工作流程。

一、傅里葉紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)

傅里葉紅外光譜儀由四個(gè)主要部分組成：光源、樣品室、干涉儀和檢測(cè)器。

1. 光源

光源通常是一種光束通過(guò)一段經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直或聚光的膽甾徑向?qū)ΨQ(chēng)管（HERAS），并通過(guò)一張寬帶濾波器（如KBr）來(lái)消除對(duì)紅外測(cè)量的干擾。

2. 樣品室

樣品室是用于放置樣品的光學(xué)室。樣品可以是固體、液體或氣體。由于紅外光有很強(qiáng)的吸收率，所以需要一定的樣品濃度才能測(cè)量。

3. 干涉儀

干涉儀是將光路分為兩條平行路徑，其中一條路徑被樣品帶過(guò)，而另一條路徑作為參考路徑，兩條路徑的光線(xiàn)在干涉儀中相交并產(chǎn)生干涉圖。干涉儀是傅里葉紅外光譜儀的核心部分，它是將整個(gè)光譜分為不同波長(zhǎng)的最常用技術(shù)。

常見(jiàn)的干涉儀有光學(xué)和機(jī)械兩種類(lèi)型。光學(xué)干涉儀使用兩個(gè)反射鏡，由于一個(gè)鏡子傾斜，允許樣品的路程通過(guò)一側(cè)的空氣。機(jī)械干涉儀使用一對(duì)單調(diào)的干涉和構(gòu)造材料之間的光學(xué)路徑差（OPD），這反映了樣品中的光吸收和干涉。機(jī)械干涉儀對(duì)于樣品十分豐富的峰，在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)模式下都同樣適用。

4. 檢測(cè)器

檢測(cè)器用于測(cè)量干涉圖的強(qiáng)度。檢測(cè)器通常由光電二極管、半導(dǎo)體陣列或掃描儀器組成，并能夠精確地記錄干涉圖的強(qiáng)度。

二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理

傅里葉紅外光譜儀的工作原理是利用樣品吸收紅外光的特點(diǎn)。一個(gè)分子圍繞其中的原子核振動(dòng)時(shí)，會(huì)在紅外光譜的不同頻率區(qū)域吸收一定量的能量。由于不同化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率是唯一的，因此傅里葉紅外光譜儀可以用于確定分子中存在的化學(xué)鍵和它們的組合方式。

在傅里葉紅外光譜儀中，光通過(guò)光源發(fā)出，在樣品室中樣品吸收部分光線(xiàn)，而另一部分組成參考光，兩者重新相交并進(jìn)入干涉儀，繼而經(jīng)過(guò)檢測(cè)器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。這些信號(hào)信號(hào)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理并顯示在傅里葉變換儀上，形成一條紅外光譜圖。

三、傅里葉紅外光譜儀的工作流程

傅里葉紅外光譜儀是由計(jì)算機(jī)和控制器控制的自動(dòng)化精密儀器，其工作流程主要包括以下步驟：

1. 樣品的制備和放置：樣品準(zhǔn)備包括樣品的制備和樣品的放置。樣品必須保證在紅外光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有吸收帶，以便進(jìn)行光譜檢測(cè)。樣品也必須保證在檢測(cè)過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定和均勻。

2. 光路的校正：在每次檢測(cè)之前，必須校正光路，以確保獲得精確和可靠的測(cè)量結(jié)果。

3. 獲取紅外光譜：樣品已經(jīng)放置在樣品室中，光在樣品室中通入樣品，分為反射光和干涉光，在檢測(cè)器中測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度。使用計(jì)算機(jī)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)處理并獲得紅外光譜。這個(gè)過(guò)程通常需要幾秒鐘的時(shí)間。

4. 解釋數(shù)據(jù)：獲得紅外光譜之后，必須解釋譜線(xiàn)，以了解樣品的分子構(gòu)成和結(jié)構(gòu)。紅外光譜學(xué)家通過(guò)比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的譜線(xiàn)確定樣品的化學(xué)特征。

5. 結(jié)論和報(bào)告：通過(guò)解釋紅外光譜并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和比較，可以得出結(jié)論，并撰寫(xiě)相應(yīng)的報(bào)告。

總之，傅里葉紅外光譜儀是一種強(qiáng)大的工具，可用于確定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成。它具有高靈敏度、高精度和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)和藥學(xué)等。