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傅里葉紅外光譜儀是一種在化學分析領域占據(jù)重要地位的儀器，它基于物質(zhì)對不同波長紅外輻射的吸收特性，實現(xiàn)對分子結(jié)構(gòu)和化學組成的深入分析，其工作原理涉及多個關鍵步驟，光源發(fā)出的紅外光經(jīng)過單色器后成為特定波長的光，照射到待測樣品上。當紅外光的頻率與分子中某些基團的振動頻率相同時，分子會吸收紅外光的能量，導致透射光的強度減弱。探測器負責測量透射光的強度變化，并將這些信息轉(zhuǎn)化為電信號，再由計算機處理系統(tǒng)進行分析和處理，得到紅外光譜圖。
從結(jié)構(gòu)上看，傅里葉紅外光譜儀通常由光源、單色器、探測器和計算機處理信息系統(tǒng)等部分組成。常見的光源有能斯特燈、硅碳棒和鎳鉻絲等。能斯特燈在室溫下為非導體，加熱至約800°C時成為良導體，但其在約1400°C時會因腐蝕而損壞，且操作不便，需要預熱。硅碳棒則在低電壓下即可達到微紅熱狀態(tài)，具有堅固、廉價且壽命長的優(yōu)點，啟動迅速，但需注意防止過度冷卻時的熱震破裂。鎳鉻絲光源具有強度高、耐用性好的特點，可在較高溫度下工作，適用于需要高亮度和穩(wěn)定性的應用場景。
單色器的作用是將光源發(fā)出的連續(xù)紅外光分解成單一波長的光，以便對樣品進行特定波長的掃描。它通常由入射狹縫、準直鏡、色散元件(如光柵或棱鏡)、反射鏡和出射狹縫等組成。通過準確的機械裝置或電子控制系統(tǒng)，單色器能夠準確地選擇和調(diào)節(jié)所需的波長，確保進入樣品的光是單一且純凈的。
探測器則是將透射過樣品的光信號轉(zhuǎn)化為電信號的關鍵部件。常用的紅外探測器包括熱電偶、熱釋電探測器和光電導探測器等。熱電偶利用溫差電效應，當紅外光照射到熱電偶的一端時，該端溫度升高，與另一端產(chǎn)生溫差，從而產(chǎn)生熱電動勢，其響應速度較慢，但靈敏度較高。熱釋電探測器則基于熱釋電效應，當溫度變化導致晶體表面電荷變化時，會產(chǎn)生可測量的電信號，它具有較快的響應速度和較寬的動態(tài)范圍。光電導探測器利用半導體材料的光電導效應，當紅外光照射到半導體材料上時，材料的電導率發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電信號，其靈敏度和響應速度都較高，但通常需要在低溫下工作。
計算機處理系統(tǒng)負責控制儀器的各個部件，如光源的開關、單色器的波長調(diào)節(jié)、探測器的信號采集等，并對采集到的信號進行處理和分析。通過專門的軟件，計算機可以將電信號轉(zhuǎn)換為紅外光譜圖，并進行基線校正、峰識別、數(shù)據(jù)擬合等操作，幫助用戶快速準確地獲取樣品的化學信息。
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