實(shí)驗(yàn)室分析儀器--傅里葉變換紅外光譜儀工作原理及優(yōu)點(diǎn)
以光柵作為色散元件的紅外光譜儀，由于采用了狹縫，能量受到了嚴(yán)格限制，尤其在遠(yuǎn)紅外區(qū)能量很弱，它的掃描速率很慢，一次全掃描約需數(shù)分鐘，使得一些動(dòng)態(tài)研究以及與其他儀器（如色譜）的聯(lián)用發(fā)生了困難，加之它的靈敏度分辨率和準(zhǔn)確度也較低，使它在許多方面都不能完全滿足需要。隨著光學(xué)、電子學(xué)尤其計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了新代的紅外光譜測(cè)量技術(shù)和儀器，它就是基于干涉調(diào)頻分光的 Fourier變換紅外光譜儀。這種儀器不用狹縫，因而消除了狹縫對(duì)于通過它的光能的限制，可以同時(shí)獲得光譜所有頻率的全部信息。
?
一、傅里葉變換紅外光譜儀的工作原理
傅里葉變換紅外光譜儀沒有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高壓汞燈）、邁克爾孫（Michel-son）干涉儀、試樣插入裝置、檢測(cè)器（DTCS或MCT）計(jì)算機(jī)和記錄儀等部分組成，其工作原理如下圖。
?
?
由紅外光源R發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后（圖中未畫出）變?yōu)橐皇叫屑t外光束后進(jìn)入干涉儀系統(tǒng)，經(jīng)干涉儀調(diào)制后得到一束干涉光。這束干涉光通過試樣S后成為帶有試樣信息的干涉光被檢測(cè)器D檢測(cè)。檢測(cè)器將干涉光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，由電子計(jì)算機(jī)采集，得到帶有試樣光譜信息的時(shí)域干涉圖，即時(shí)域譜（time?domain），時(shí)域譜經(jīng)過計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換的快速計(jì)算，將其轉(zhuǎn)換為以透射比為縱坐標(biāo)，以波數(shù)為橫坐標(biāo)的紅外光譜圖。
?
二、傅里葉變換紅外光譜儀的優(yōu)點(diǎn)
1、掃描速率快
FTIR儀可在1s左右時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信息，適用于快速反應(yīng)過程的追蹤，也便于色譜的聯(lián)用。而色散型紅外光譜儀，在任一瞬間只能觀測(cè)一個(gè)很窄的頻率范圍，一次完整的掃描需要數(shù)分鐘。
?
2、靈敏度高
FTIR儀所用光學(xué)元件少，無狹縫和光柵分光器，反射鏡面又大，光通量大，因此到達(dá)檢測(cè)器的輻射強(qiáng)度大，檢出限可達(dá)10-9~10-12g。
?
3、分辨率高
FTR儀的光諧分辨能力取決于動(dòng)鏡線性移動(dòng)距離，距離增加，分辨能力提高。通常FTR儀分辨率可達(dá)0。1-0。005cm-1，而棱鏡型儀器的分辨率很難達(dá)到1cm-1，光柵型的紅外光譜儀也只有0。2cm-1。目前，動(dòng)鏡位移約為6m，光譜分辨率達(dá)0。001cm-1的高分辨率干涉儀已有商品面市。測(cè)量平流層氣體（如臭氧或鹵代烴）或行星大氣的旋轉(zhuǎn)細(xì)結(jié)構(gòu)，就需要用到這樣的儀器。
?
4、測(cè)量光譜范圍寬（10000~10cm-1），精度高（±0。01cm-1），重現(xiàn)性好（0。1%），可用于整個(gè)紅外區(qū)的光譜研究。
?
除此之外，還有雜散光干擾小，試樣不受因紅外聚焦而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響，特別適合研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等。
?
由于傅里葉變換紅外光譜儀的突出優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)逐步取代色散型紅外光譜儀。但傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。
