傅里葉變化光譜儀激光三角法

1、傅里葉變換紅外光譜儀 15測(cè)控（3+2） 蔣煒 2015430340007傅里葉變換紅外光譜儀（Fourier Transform Infrared Spectrometer，簡(jiǎn)寫為FTIR Spectrometer）,簡(jiǎn)稱為傅里葉紅外光譜儀。它不同于色散型紅外分光的原理，是基于對(duì)干涉后的紅外光進(jìn)行傅里葉變換的原理而開發(fā)的紅外光譜儀，主要由紅外光源、光闌、干涉儀（分束器、動(dòng)鏡、定鏡）、樣品室、檢測(cè)器以及各種紅外反射鏡、激光器、控制電路板和電源組成。可以對(duì)樣品進(jìn)行定性和定量分析，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、寶石鑒定、刑偵鑒定等領(lǐng)域。基本原理光源發(fā)出的光被分束器（類似半透半反

2、鏡）分為兩束，一束經(jīng)透射到達(dá)動(dòng)鏡，另一束經(jīng)反射到達(dá)定鏡。兩束光分別經(jīng)定鏡和動(dòng)鏡反射再回到分束器，動(dòng)鏡以一恒定速度作直線運(yùn)動(dòng)，因而經(jīng)分束器分束后的兩束光形成光程差，產(chǎn)生干涉。干涉光在分束器會(huì)合后通過樣品池，通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達(dá)檢測(cè)器，然后通過傅里葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數(shù)或波長(zhǎng)的紅外吸收光譜圖。主要特點(diǎn)編輯 傅里葉紅外光譜儀信噪比高傅里葉變換紅外光譜儀所用的光學(xué)元件少，沒有光柵或棱鏡分光器，降低了光的損耗，而且通過干涉進(jìn)一步增加了光的信號(hào)，因此到達(dá)檢測(cè)器的輻射強(qiáng)度大，信噪比高。傅里葉紅外光譜儀重現(xiàn)性好傅里葉變換紅外光譜儀采用的傅里葉變換對(duì)光的信號(hào)進(jìn)行處理，避

3、免了電機(jī)驅(qū)動(dòng)光柵分光時(shí)帶來的誤差，所以重現(xiàn)性比較好。傅里葉紅外光譜儀掃描速度快傅里葉變換紅外光譜儀是按照全波段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的，得到的光譜是對(duì)多次數(shù)據(jù)采集求平均后的結(jié)果，而且完成一次完整的數(shù)據(jù)采集只需要一至數(shù)秒，而色散型儀器則需要在任一瞬間只測(cè)試很窄的頻率范圍，一次完整的數(shù)據(jù)采集需要十分鐘至二十分鐘。傅里葉紅外光譜儀技術(shù)參數(shù)編輯 光譜范圍： 4000-400cm-1或7800-350cm-1(中紅外) / 125000-350cm-1(近、中紅外)最高分辨率：2.0cm-1 / 1.0cm-1 / 0.5cm-1信噪比： 15000:1(P-P) / 30000:1(P-P) / 40000:1

4、(P-P)分束器： 溴化鉀鍍鍺/ 寬帶溴化鉀鍍鍺檢測(cè)器： DTGS檢測(cè)器 / DLATGS檢測(cè)器光源： 空冷陶瓷光源傅里葉紅外光譜儀主流產(chǎn)品編輯 國(guó)產(chǎn)主流廠家：天津港東生產(chǎn)的FTIR-650 傅里葉變換紅外光譜儀、FTIR-850 傅里葉變換紅外光譜儀；北京瑞利生產(chǎn)的WQF-510 傅里葉變換紅外光譜儀、WQF-520 傅里葉變換紅外光譜儀；進(jìn)口品牌廠家：日本SHIMADZU 生產(chǎn)的IRAffinity-1,IRAffinity-21 傅里葉變換紅外光譜儀；美國(guó)Thermo Fisher 生產(chǎn)的Nicolet 6700、IS10、IS5 傅里葉變換紅外光譜儀；德國(guó)Bruker Optics 生

5、產(chǎn)的Tensor 27、Tensor 37 傅立葉變換紅外光譜儀紅外光譜屬于吸收光譜，是由于化合物分子振動(dòng)時(shí)吸收特定波長(zhǎng)的紅外光而產(chǎn)生的，化學(xué)鍵振動(dòng)所吸收的紅外光的波長(zhǎng)取決于化學(xué)鍵動(dòng)常數(shù)和連接在兩端的原子折合質(zhì)量，也就是取決于的結(jié)構(gòu)特征。這就是紅外光譜測(cè)定化合物結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)。紅外光譜作為“分子的指紋”廣泛的用于分子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)化學(xué)組成的研究。根據(jù)分子對(duì)紅外光吸收后得到譜帶頻率的位置、強(qiáng)度、形狀以及吸收譜帶和溫度、聚集狀態(tài)等的關(guān)系便可以確定分子的空間構(gòu)型，求出化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長(zhǎng)和鍵角。從光譜分析的角度看主要是利用特征吸收譜帶的頻率推斷分子中存在某一基團(tuán)或鍵，由特征吸收譜帶頻率的變化推測(cè)臨近的基

6、團(tuán)或鍵，進(jìn)而確定分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可由特征吸收譜帶強(qiáng)度的改變對(duì)混合物及化合物進(jìn)行定量分析。而鑒于紅外光譜的應(yīng)用廣泛性,繪出紅外光譜的紅外光譜儀也成了科學(xué)家們的重點(diǎn)研究對(duì)象.傅立葉變換紅外（FT-IR）光譜儀是根據(jù)光的相干性原理設(shè)計(jì)的，因此是一種干涉型光譜儀，它主要由光源（硅碳棒，高壓汞燈），干涉儀，檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)和記錄系統(tǒng)組成，大多數(shù)傅立葉變換紅外光譜儀使用了邁克爾遜（Michelson）干涉儀，因此實(shí)驗(yàn)測(cè)量的原始光譜圖是光源的干涉圖，然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)干涉圖進(jìn)行快速傅立葉變換計(jì)算，從而得到以波長(zhǎng)或波數(shù)為函數(shù)的光譜圖，因此，譜圖稱為傅立葉變換紅外光譜，儀器稱為傅立葉變換紅外光譜儀。光學(xué)原理：

7、 圖2圖2是傅立葉變換紅外光譜儀的典型光路系統(tǒng)，來自紅外光源的輻射，經(jīng)過凹面反射鏡使成平行光后進(jìn)入邁克爾遜干涉儀，離開干涉儀的脈動(dòng)光束投射到一擺動(dòng)的反射鏡B，使光束交替通過樣品池或參比池，再經(jīng)擺動(dòng)反射鏡C（與B同步），使光束聚焦到檢測(cè)器上。傅立葉變換紅外光譜儀無色散元件，沒有夾縫，故來自光源的光有足夠的能量經(jīng)過干涉后照射到樣品上然后到達(dá)檢測(cè)器，傅立葉變換紅外光譜儀測(cè)量部分的主要核心部件是干涉儀，圖3是單束光照射邁克爾遜干涉儀時(shí)的工作原理圖，干涉儀是由固定不動(dòng)的反射鏡M1（定鏡），可移動(dòng)的反射鏡M2（動(dòng)鏡）及分光束器B組成，M1和M2是互相垂直的平面反射鏡。B以45角置于M1和M2之間，B能將來

8、自光源的光束分成相等的兩部分，一半光束經(jīng)B后被反射，另一半光束則透射通過B。在邁克爾遜干涉儀中，當(dāng)來自光源的入射光經(jīng)光分束器分成兩束光，經(jīng)過兩反射鏡反射后又匯聚在一起，再投射到檢測(cè)器上，由于動(dòng)鏡的移動(dòng)，使兩束光產(chǎn)生了光程差，當(dāng)光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，發(fā)生相長(zhǎng)干涉，產(chǎn)生明線；為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，發(fā)生相消干涉，產(chǎn)生暗線，若光程差既不是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，也不是奇數(shù)倍時(shí)，則相干光強(qiáng)度介于前兩種情況之間，當(dāng)動(dòng)鏡聯(lián)系移動(dòng)，在檢測(cè)器上記錄的信號(hào)余弦變化，每移動(dòng)四分之一波長(zhǎng)的距離，信號(hào)則從明到暗周期性的改變一次，（圖3）。激光三角測(cè)量法原理：光學(xué)三角法是用一束激光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)后照射到被測(cè)物體表面,形成一小光斑,經(jīng)被測(cè)物體表面反射后的光線，通過成像物鏡匯聚成像在光電探測(cè)器的光接收面上“被測(cè)點(diǎn)的位移信息由該光點(diǎn)在探測(cè)器的光接收面上所形成的像點(diǎn)位置決定。“當(dāng)被測(cè)物體移動(dòng)時(shí),光斑相對(duì)于物鏡的位置發(fā)生改變,相應(yīng)的其像點(diǎn)在光探測(cè)器接收面上的位置也將發(fā)生改變,根據(jù)其像點(diǎn)位置的變化和測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)可求出被測(cè)點(diǎn)的位移信息”，由于入射光線和反射光線構(gòu)成一個(gè)三角形,所以該方法被稱為光學(xué)三角法“光學(xué)三角法按入射光線與被測(cè)物體表面法線的關(guān)系,可以分為斜光學(xué)三角法和直光學(xué)三角法兩種”。同時(shí)，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，計(jì)算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)