中红外光谱仪的基本原理

目前FT-IR红外光谱分析仪在医药、染织工业、石油化工、环境科学、生物化学、药学、食品鉴定、半导体材料、日用化工等研究领域有非常广泛的应用。本书重点分析和研究的是用于环保以及大气检测中的在线红外线分析仪以及相关的成套设计。在这些行业中使用的普遍使用的是中红外光谱仪，与本书前面章节提到的远红外以及近红外光谱仪，虽基本原来相同，但使用的仪器材料和结构还是有一定的差别，详细参见参考文献[9]。本书仅在此处详细说明中红外分析的基本原理和结构。

中红外线光谱仪的结构如图5-1-1所示。其中红外光学台是红外线光谱仪的核心组成部分，也是仪器各项性能指标的关键，与之配套的还需要计算机和打印机、绘图仪以及一些必需的网络连接设备。

图5-1-1　中红外光谱仪组成

红外光学台由红外光源、光阑、干涉仪、 样品室、检测器以及各种红外反射镜、氦氖激光器、控制电路板和电源组成。现在FT-IR红外仪器具有红外光学台的体积越来越小，光学台内反射镜越来越少，红外光路越来越短[1]的发展趋势。(www.xing528.com)

红外光学台的核心设备是干涉仪，从类型上来看中红外光谱仪又分为真空型红外光谱仪和非真空型中红外光谱仪，他们的主要区别在光学台的设计上，前者将光学台抽成真空，目的是在测试过程中尽可能地减少水汽和二氧化碳对红外光谱的干扰，但显然需要在仪器检测前添加真空系统，这无疑增加了硬件设备投入成本；非真空型中红外光谱仪一般除了样品室外都采用密封型，这样的做法是为了防止光学台中各种零部件在较为恶劣的工况环境中受潮或者腐蚀，为了减少水汽对红外光谱的影响，一般都配有吹扫系统，有关仪器成套设计的后续相关章节中还可以看到吹扫系统对整个系统的重要性。

从仪器性能的角度上来看，样品室体积应尽量大，并应能安装各种小的红外附件，如各种衰减全反射（ATR）附件、漫反射附件、镜反射附件、光声附件等。

好的中红外光谱仪光学台通常都有两个以上外接红外光源输出或发射光源输入接口，并根据仪器使用环境的需要，连接或者提供红外显微镜、气相色谱仪等接口。

光学台的工作状态完全由光谱仪和计算机控制，数据采集和参数设定由计算机中的红外软件控制。光学台的电路板将检测器检测到的模拟信号转换成数字信号，传送到计算机内进行傅里叶变换以及相应的数据处理，并进行结果显示。

目前在环保以及大气检测中的在线红外线分析仪通常使用相应的网络设备进行联网，形成网络中的一个结点，以实现远程操作、远程控制、远程诊断、资源共享。