紅外光譜影響因素分析

紅外光譜的影響因素分析影響因素樣品制備技術(shù)

掃描次數(shù)

數(shù)據(jù)處理

分辨率

掃描速度

1樣品制備技術(shù)對(duì)譜圖的影響

紅外光譜分析中樣品的制備方法與制備技術(shù)非常重要。最常見(jiàn)的是固體物質(zhì)，固體不僅由于分子之間的作用力大，締合力強(qiáng)，而且由于顆粒大小、晶形和結(jié)晶場(chǎng)效應(yīng)等因素，使固體光譜與溶液光譜發(fā)生顯著的差異。紅外光譜的形狀，特別是譜帶的強(qiáng)度，與制樣技術(shù)有密切的關(guān)系，對(duì)于固體粉末需要溴化鉀壓片，常常由于研磨不勻或壓的不透明而產(chǎn)生光的散射，使紅外譜圖基線上移、產(chǎn)生干涉條文使譜圖不光滑,使吸收峰的頻率產(chǎn)生明顯的位移。充分研磨樣品,掌握研磨時(shí)間和方法是很重要的。對(duì)于不同樣品需要靈活采用不同的測(cè)試方法。消除以上現(xiàn)象樣品顆粒直徑必須小于入射光的波長(zhǎng)（2μm）[4-5]。這是紅外光譜測(cè)試中固體粉末制樣的關(guān)鍵。固體樣品制樣時(shí)除了對(duì)樣品顆粒大小的要求以外，關(guān)鍵的還有稀釋劑溴化鉀與樣品的比例。樣品比例高則信息太豐富特征峰不突出，造成分析困難或吸收峰成平頂，若樣品比例過(guò)高,發(fā)射的紅外光全部被樣品吸收,這時(shí)的透過(guò)率接近于零,無(wú)法進(jìn)行分析。圖1是十二烷基硫酸鈉樣品適量與過(guò)量紅外譜圖的比較。從圖1可以看出樣品比例過(guò)高強(qiáng)度太大，使多個(gè)峰成為平頂，很難分析。圖1十二烷基硫酸鈉樣品適量與過(guò)量紅外譜圖的比較對(duì)于聚合物的薄膜或者片狀材料需要做衰減全反射（ATR），樣品如果非常光滑，光反射從而產(chǎn)生干涉條文，使譜圖不光滑或影響譜帶強(qiáng)度，定量分析要特別注意。對(duì)于不同的聚合物樣品有液體鑄膜法、熱壓膜法、糊法、熱裂解法[6-7]。在紅外光譜分析中選擇適當(dāng)?shù)闹茦臃椒ā⒄莆蛰^高的制樣技術(shù)是紅外光譜研究取得正確信息的關(guān)鍵。。2掃描次數(shù)對(duì)譜圖的影響

傅里葉變換紅外光譜法通過(guò)測(cè)量干涉圖并對(duì)其進(jìn)行傅里葉積分變換的方法測(cè)得的，檢測(cè)器同時(shí)測(cè)量、記錄所有的吸收信號(hào)，比傳統(tǒng)的色散光譜儀有較高的信噪比。但在實(shí)際的紅外試驗(yàn)中由于環(huán)境和操作等原因會(huì)有很多噪音信號(hào)，這些噪音信號(hào)會(huì)加在樣品的光譜信號(hào)中，信噪比與掃描次數(shù)的平方成正比[4，5]。增加掃描次數(shù)降低分辨率可以提高光譜信噪比，同時(shí)降低水汽吸收峰的影響。圖2是十二烷基硫酸鈉改變掃描次數(shù)時(shí)紅外譜圖比較（由于天氣潮濕所以有水峰）。從圖不難看出隨著掃描次數(shù)的提高信噪比逐漸增大，紅外譜圖越來(lái)越光滑。3掃描速度對(duì)譜圖的影響傅里葉變換紅外光譜儀動(dòng)鏡的掃描速度是可以改變的，使用不同的檢測(cè)器可以選擇不同的掃描速度，使用DTGS檢測(cè)器時(shí)可選擇較慢的掃描速度，可得到較高的信噪比。也不是越慢越好，在其他條件不變的情況下，速度太慢會(huì)使干涉圖的強(qiáng)度增高，放大器產(chǎn)生的低頻噪聲會(huì)變成光譜噪聲的主要來(lái)源,測(cè)試時(shí)間太長(zhǎng)，光譜的水汽吸收峰增高[8-9]。用同一速度下的背景，測(cè)定不同速度下樣品的紅外光譜，掃描速度越快，紅外譜圖的基線越高。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中背景的掃描速度必須與樣品的掃描速度一致。圖3是用某一動(dòng)鏡移動(dòng)速度下的本底，測(cè)定的不同速度下樣品的吸收譜圖。4分辨率對(duì)譜圖的影響分辨率是指分辨兩條相鄰譜線的能力。紅外光譜的分辨率與儀器的光程差有關(guān)，光程差越大儀器的分辨率越高。動(dòng)鏡移動(dòng)的有效距離越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)采集的越多。一臺(tái)傅里葉變換紅外光譜儀的最高分辨率在數(shù)字上等于多少，取決于這臺(tái)儀器的動(dòng)鏡移動(dòng)的最長(zhǎng)有效距離是多少[2，10,11，]。，分辨率數(shù)字越小分辨率越高，儀器的性能越好。對(duì)于一般的紅外光譜測(cè)定，通常選用4cm-1分辨率就足夠了，分辨率越高，信噪比越低，水汽的影響越大。圖4是不同分辨率下測(cè)定的十二烷基硫酸鈉的紅外譜圖。從圖中可看出分辨率越高信噪比越低。5數(shù)據(jù)處理對(duì)譜圖質(zhì)量的影響

平滑：利用光譜平滑數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以降低光譜的噪聲，通過(guò)平滑可以看清楚被噪聲掩蓋的真正的譜峰。光譜平滑技術(shù)是對(duì)光譜中數(shù)據(jù)點(diǎn)Y值進(jìn)行數(shù)據(jù)平均計(jì)算[2，4]。光譜平滑后光譜的噪聲降低的同時(shí)光譜的分辨率也降低了?；€校正：基線校正就是將光譜的基線人為的拉回到0基線上。在校正之前通常轉(zhuǎn)換成吸光度光譜，如果是透光率光譜校正后應(yīng)和100%線重合。在溴化鉀壓片制樣中，由于研磨不細(xì)錠片不透明，紅外光產(chǎn)生散射，使光譜的高頻端基線抬高[8，10]。為使譜圖美觀需要基線校正，譜圖經(jīng)過(guò)基線校正后會(huì)使峰面積增大，定量分析一般不能基線校正。從圖5可看出紅外譜圖校正前與校正后面積明顯增大。結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)資料和大量的實(shí)驗(yàn)充分證明了紅外光譜的影響因素是非常復(fù)雜的。在紅外光譜的實(shí)驗(yàn)中要獲得一個(gè)高質(zhì)量的紅外光譜圖，要根據(jù)樣品的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)，綜合考慮影響譜圖質(zhì)量的一切因素，選擇合適的制樣方法，掌握科學(xué)的操作技能，才能得到理想的紅外光譜譜圖。除了本文分析的因素以外，還與