一、技術原理

傅里葉變換紅外光譜 (FTIR) 技術基于干涉測量法和傅里葉變換數(shù)學算法，通過探測樣品對紅外光的吸收特征來解析分子結構和化學組成。

1. 核心工作流程

紅外光產(chǎn)生：由紅外光源 (如硅碳棒、陶瓷光源) 發(fā)出連續(xù)波長的紅外光，覆蓋中紅外 (4000-400 cm?1) 等光譜范圍

干涉調制：紅外光經(jīng)邁克爾遜干涉儀 (核心部件，由定鏡、動鏡和分束器組成) 后變成干涉光。動鏡以恒定速度作直線運動，使兩束光形成光程差，產(chǎn)生相長干涉和相消干涉

樣品作用：干涉光照射樣品，樣品分子吸收特定頻率的紅外光，導致分子振動能級躍遷

信號檢測：檢測器接收帶有樣品信息的干涉光，得到干涉圖(時域信號)

傅里葉變換：計算機對干涉圖進行快速傅里葉變換 (FFT)，將時域信號轉換為頻域光譜圖，得到透射率 / 吸光度隨波數(shù)變化的紅外光譜

2. 分子紅外吸收基本條件

電磁波能量與分子兩能級差相等 (決定吸收峰位置)

紅外光與分子之間有偶合作用，即分子振動時其偶極矩必須發(fā)生變化 (紅外活性振動)

二、技術優(yōu)勢

FTIR 相比傳統(tǒng)色散型紅外光譜儀具有顯著優(yōu)勢：

三、基礎知識

1. 紅外光譜基本概念

波數(shù) (cm?1)：波長的倒數(shù)，與能量成正比，是紅外光譜的標準單位

特征峰：不同官能團在特定波數(shù)區(qū)域有特征吸收峰，如 O-H (3600-3200 cm?1)、C=O (1760-1690 cm?1)

指紋區(qū)：1300-400 cm?1 區(qū)域，分子結構細微差異會導致光譜顯著不同，用于物質鑒別

2. 儀器核心部件

3. 主要測試方法

透射法：適用于粉末 (KBr 壓片)、液體 (液體池)、薄膜樣品

ATR (衰減全反射)：適用于塊體、高吸收樣品、表面分析，無需復雜制樣

漫反射：適用于粉末、顆粒狀樣品，無需壓片

反射吸收：適用于薄膜、涂層樣品，分析表面層結構

四、產(chǎn)品推薦

先鋒泰坦一直助力于國內FTIR客戶開發(fā)，為客戶提供優(yōu)質得光電檢測器：代理的JUDSON的MCT和INGAASD，Laser Components的DTGS檢測器，且提供不同窗口，具體部分信息如下：

五、注意事項

1. 操作安全

高壓防護：部分 FTIR 配備高壓氣體池，操作時佩戴防護眼鏡，確保氣體泄漏報警裝置正常工作

化學安全：處理腐蝕性或有毒樣品時在通風櫥內操作，佩戴防護手套和護目鏡

液氮安全：補充液氮時避免濺落凍傷，在通風良好處操作，防止缺氧

電氣安全：儀器接地良好，避免濕手操作電源開關

2. 樣品制備與測試

固體樣品：

壓片法：樣品與 KBr 比例 1:100，研磨至 2 μm 以下，避免 KBr 吸潮 (壓片透明度下降)

避免樣品顆粒劃傷鹽窗 (KBr 窗片硬度僅 1.5-2 HRC)

液體樣品：

進樣量≤5 μL，嚴格控制氣泡產(chǎn)生 (氣泡導致光程偏差> 5%)

選擇合適溶劑 (如 CCl?、CS?)，避免溶劑吸收干擾目標峰

揮發(fā)性樣品：在手套箱或密閉樣品池內操作，避免溶劑殘留污染儀器

特殊樣品：磁性樣品、高反射樣品需采用特殊測試方法，防止儀器損傷

3. 數(shù)據(jù)質量控制

背景扣除：每次測試前采集背景光譜，扣除環(huán)境 (CO?、H?O) 干擾

掃描次數(shù)：常規(guī)樣品 32-64 次掃描，微量樣品增加至 128-256 次，提高信噪比

分辨率選擇：常規(guī)分析 4 cm?1，精細結構分析 2-0.5 cm?1

避免干擾：測試時減少人員走動，防止 CO?濃度升高 (干擾 2300 cm?1 附近吸收峰)

六、技術、問答總結

Q1: FTIR 與傳統(tǒng)色散型紅外光譜儀的根本區(qū)別是什么？

A: 根本區(qū)別在于信號采集方式：FTIR 通過干涉儀同時采集全光譜信息，經(jīng)傅里葉變換得到光譜；色散型通過單色器逐點掃描獲取光譜。FTIR 因此具有快速、高分辨率、高靈敏度等優(yōu)勢。

Q2: 為什么濕度過高會影響 FTIR 測試結果？

A: 濕度過高 (>60%) 會導致：1) KBr 壓片吸潮，透明度下降，影響測試；2) 光學元件 (分束器、窗片) 受潮，透過率降低；3) 空氣中水分增加，在 3600-3200 cm?1 和 1640 cm?1 附近產(chǎn)生強吸收峰，干擾樣品光譜。

Q3: 樣品光譜中出現(xiàn) 2300 cm?1 附近的吸收峰是什么原因？如何消除？

A: 該峰是CO?的特征吸收峰。消除方法：1) 降低實驗室人員密度；2) 測試時關閉門窗，使用儀器內置的 CO?吸收裝置；3) 采集背景光譜并扣除；4) 測試后及時通風。

Q4: 為什么有些分子振動不會產(chǎn)生紅外吸收？

A: 只有偶極矩發(fā)生變化的振動才能引起可觀測的紅外吸收 (紅外活性振動)；偶極矩不變的振動 (如對稱伸縮振動) 不會產(chǎn)生紅外吸收，稱為紅外非活性振動，可通過拉曼光譜檢測。

Q5: 測試曲線出現(xiàn)部分位置透過率為 0，無法看出峰位是什么原因？

A: 原因：1) 粉末樣品量過多；2) 塊體樣品吸收能力過強；3) 樣品厚度過大。解決方法：1) 減少樣品量或稀釋；2) 改用 ATR 模式 (衰減全反射) 測試；3) 減小樣品厚度。

Q6: ATR 附件有哪些優(yōu)勢？適用于哪些樣品？

A: 優(yōu)勢：無需復雜制樣，避免 KBr 壓片法的吸潮問題，可直接測試固體、液體、薄膜樣品。適用于：1) 無法研磨的塊體材料；2) 表面分析；3) 含水樣品；4) 高吸收樣品；5) 微量樣品。

Q7: 如何判斷 FTIR 儀器性能是否正常？

A: 檢查以下指標：1) 干涉圖形狀規(guī)則，無畸變；2) 能量值在正常范圍 (不同儀器有差異)；3) 標準物質 (如聚苯乙烯) 特征峰位置準確；4) 重復性好 (多次掃描同一樣品，特征峰位置偏差 < 0.5 cm?1)；5) 信噪比高，基線平穩(wěn)。

Q8: 長時間不用的 FTIR 儀器如何維護？

A: 1) 每周開機 1-2 小時，保持儀器干燥；2) 更換新鮮干燥劑；3) 密封光學腔；4) 樣品室放置干燥劑；5) 定期檢查環(huán)境溫濕度；6) 再次使用前進行波長校準和性能測試。