红外光谱仪的发展经历了三个阶段。20世纪40～50年代，红外光谱仪主要是采用棱镜做色散元件的双光束记录式红外分光光度计，其缺点是光学材料制造困难，分辨率较低，且仪器使用要求严格（恒温恒湿）。20世纪60年代后发展了以光栅作为色散元件的第二代红外光谱仪，其特点是分辨率和能量较高，价格便宜，对温度和湿度要求不高。20世纪70年代后，出现了基于干涉调频分光的傅里叶变换红外光谱仪，具有分析速度快、分辨率高、灵敏度高以及波长精度高等优点，目前已取代色散型红外光谱仪成为最主要的红外光谱仪。
1.色散型红外光谱仪的组成 色散型红外光谱仪与紫外—可见分光光度计的组成基本相同，也是由光源、吸收池、单色器、检测器以及记录显示装置等五部分组成。其区别是：红外光谱仪的吸收池放在光源和单色器之间，紫外—可见分光光度计的吸收池放在单色器的后面。试样被置于单色器之前，一是因为红外辐射没有足够的能量引起试样的光化学分解；二是可使抵达检测器的杂散辐射量（来自样品和吸收池）减至最小。
（1）光源。红外光源是能够发射高强度连续红外辐射的物体。常用的红外光源有能斯特（Nernst）灯和硅碳棒。
能斯特灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结成的中空棒或实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发生红外辐射。但在室温下是非导体，因此在工作前要预热。其优点是发光强度高，尤其是在大于1000cm-1的高波数区，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比碳硅棒贵，机械强度差，操作不如碳硅棒方便。
硅碳棒是由碳化硅烧结而成，为两端粗中间细的实心棒，中间为发光部分。硅碳棒在室温下是导体，并有正的导电系数，工作温度为1200～1500℃，工作前不需预热。由于它在低波数区域发光较强，使用波数范围较宽，可低至200cm-1。其优点是坚固，发光面积大，寿命长。
（2）吸收池。由于玻璃、石英等对红外光均有吸收，因此红外光谱吸收池窗口一般采用一些盐类的单晶作为透光材料，如NaCl、KBr、CsI等。盐片窗易吸水变潮，要注意防潮。
（3）单色器。单色器的作用是把通过样品池和参比池的复合光色散成单色光，再入射到检测器上加以检测。色散元件有棱镜和光栅两种。目前生产的红外光谱仪都采用平面反射式闪耀光栅作为色散元件，具有分辨率高，色散率高且近似线性，不被水侵蚀，不需要恒温、恒湿设备，价格低等优点。
傅里叶变换红外光谱仪没有单色器。
（4）检测器。由于红外光子能量低，不足以引发电子辐射，因此紫外—可见检测器中的光电管等不适合用于红外光的检测。红外光区要用以辐射热效应为基础的热检测器。常用的红外检测器有真空热电偶、热释电检测器和汞镉碲检测器。
真空热电检测器是色散型红外光谱仪中最常用的检测器。它是利用不同导体构成回路时的温差现象，将温差转变为电位差的一种装置。红外分光光度计所用的真空热电偶是用半导体热电材料制成，热电偶的接受面涂有金属，使接受面有吸收红外辐射的良好性能。靶的正面装有岩盐窗片，用于透过红外线辐射。
傅里叶变换红外光谱仪中应用的检测器有热释电检测器和汞镉碲检测器。热释电检测器用硫酸三苷肽（TGS）的单晶薄片作为检测元件。TGS的极化效应与温度有关，当红外光照射时引起温度升高使其极化度改变，表面电荷减少，相当于因热而释放了部分电荷，经放大后转变成电压或电流的方式进行测量。
汞镉碲检测器的检测元件是由半导体碲化镉和碲化汞混合而成。改变混合物组成可获得具有不同测量波段、灵敏度各异的各种汞镉碲检测器。其灵敏度较高，响应速度快，适于快速扫描和色谱与红外光谱的联用。(www.xing528.com)
2.色散型双光束红外光谱仪的工作过程 色散型双光束红外光谱仪的示意图如图6-18所示。从光源发出的红外辐射，分成等强度的两束，一束通过试样池，另一束通过参比池，然后进入单色器。在单色器内先通过以一定频率转动的扇形镜，周期地切割两束光，使试样光束和参比光束交替地进入单色器中的色散棱镜或光栅，然后进入检测器。随着单色器的转动，检测器交替地接受这两束光，若某一单色光不被样品吸收，则交替进入单色器的两束光强度一样，检测器不产生信号。如果某一单色光被样品吸收，则交替进入单色器的两束光强度不一样，检测器产生信号，信号经放大器放大后被记录。
图6-18 色散型红外光谱仪示意图
3.傅里叶变换红外光谱仪 傅里叶变换红外光谱仪由光源、迈克尔逊干涉仪、试样室、检测器、计算机系统和记录显示装置组成，其结构示意图如图6-19所示。它和红外分光光度计的主要区别在于光学系统和数据处理系统。光源发出的红外辐射，由迈克尔逊干涉仪产生干涉光波，通过试样后，带有试样信息的干涉图到达检测器，经放大器将信号放大，这种干涉信号难以进行光谱解析，将它输入到计算机的磁芯储存体系中，由计算机进行傅里叶变换的快速计算，将干涉图进行演算后，再经数字—模拟转换（D/A）及波束分析器扫描记录，便可得到通常的红外光谱图。
图6-19 傅里叶变换红外光谱仪结构示意图
与色散型红外光谱仪相比，傅里叶变换红外光谱仪的特点如下。
（1）扫描速度快，一般1s内即可对全谱进行快速扫描。
（2）分辨率高，一般可达0.1～0.005cm-1。
（3）灵敏度高，可分析10-9～10-12g超微量样品。
（4）精密度高，波数可准确测量到0.01cm-1。
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