紅外光譜分析是表征和鑒別化學(xué)物種的一種重要方法。本文將為大家介紹色散型二手紅外光譜儀和傅里葉變換二手紅外光譜儀的工作原理以及紅外光頻譜儀樣品的制備方法。

色散型二手紅外光譜儀

目前主要有兩類二手紅外光譜儀:色散型二手紅外光譜儀和Fourier（傅立葉)變換二手紅外光譜儀。

色散型二手紅外光譜儀基本工作原理

紅外分光光度計(jì)，是一種用棱鏡或光柵進(jìn)行分光的二手紅外光譜儀。由光源發(fā)出的紅外線分成完全對(duì)稱的兩束光:參考光束與樣品光束。它們經(jīng)半圓型調(diào)制鏡調(diào)制，交替地進(jìn)入單色儀的狹縫，通過棱鏡或光柵分光后由熱電偶檢測(cè)兩束光的強(qiáng)度差。當(dāng)樣品光束的光路中沒有樣品吸收時(shí)，熱電偶不輸出信號(hào)。一旦放入樣品，樣品吸收紅外光，兩束光有強(qiáng)度差產(chǎn)生，熱電偶便有約10Hz的信號(hào)輸出，經(jīng)過放大后輸至電機(jī)，調(diào)節(jié)參考光束光路上的光楔，使兩束光的強(qiáng)度重新達(dá)到平衡，由筆的記錄位置直接指出了某一波長(zhǎng)的樣品透射率，波數(shù)的連續(xù)變化就自動(dòng)記錄了樣品的紅外吸收光譜或透射光譜。

色散型二手紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見分光光度計(jì)相似，但對(duì)每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與紫外--可見分光光度計(jì)不同。它們的排列順序也略有不同,二手紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間;而紫外--可見分光光度計(jì)是放在單色器之后。

紅外光譜的測(cè)繪

紅外光譜的測(cè)繪原理是，用一定頻率的紅外線聚焦照射被分析的試樣，如果分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率與照射紅外線相同就會(huì)產(chǎn)生共振，這個(gè)基團(tuán)就吸收一定頻率的紅外線，把分子吸收的紅外線的情況用儀器記錄下來，便能得到全面反映試樣成份特征的光譜，從而推測(cè)化合物的類型和結(jié)構(gòu)。IR光譜主要是定性技術(shù)，但是隨著比例記錄電子裝置的出現(xiàn)，也能迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行定量分析。

色散型二手紅外光譜儀一般均采用雙光束。將光源發(fā)射的紅外光分成兩束，一束通過試樣，另一束通過參比，利用半圓扇形鏡使試樣光束和參比光束交替通過單色器，然后被檢測(cè)器檢測(cè)。當(dāng)試樣光束與參比光束強(qiáng)度相等時(shí)，檢測(cè)器不產(chǎn)生交流信號(hào);當(dāng)試樣有吸收，兩光束強(qiáng)度不等時(shí)，檢測(cè)器產(chǎn)生與光強(qiáng)差成正比的交流信號(hào)，從而獲得吸收光譜。

紅外吸收光譜法基本原理 Fourier變換二手紅外光譜儀的特點(diǎn):

（1)掃描速度極快

Fourier變換儀器是在整掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信息，一般只要ls左右即可。因此，它可用于測(cè)定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型二手紅外光譜儀，在任何一瞬間只能觀測(cè)一個(gè)很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常需要8、15、30s等。

(2）具有很高的分辨率

通常Fourier變換二手紅外光譜儀分辨率達(dá)0.1~0.005 cm1，而一般棱鏡型的儀器分辨率在cm-1處有3 cm1，光甌型二手紅外光譜儀分辨率也只有0.2 cm-1。

(3）靈敏度高

因Fourier變換二手紅外光譜儀不用狹縫和單色器，反射鏡面又大，故能量損失小，到達(dá)檢測(cè)器的能量大，可檢測(cè)10-8g數(shù)量級(jí)的樣品。

除此之外，還有光譜范圍寬（1000-10 cm-1);測(cè)量精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%;雜散光干擾小;樣品不受因紅外聚焦而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響。

紅外光譜法對(duì)試樣的要求

紅外光譜的試樣可以是液體、固體或氣體，一般應(yīng)要求:

(1）試樣應(yīng)該是單一組份的純物質(zhì)，才便于與純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)照。多組份試樣應(yīng)在測(cè)定前盡量預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于判斷。

(2）試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，會(huì)嚴(yán)重干擾樣品譜，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗。

(3）試樣的濃度和厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%-80%范圍內(nèi)。

制樣的方法

1.氣體樣品

氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空,再將試樣注入。

2．液體和溶液試樣

(1）液體池法沸點(diǎn)較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.01~1mm。

(2）液膜法沸點(diǎn)較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。對(duì)于一些吸收很強(qiáng)的液體，當(dāng)用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時(shí)，可用適當(dāng)?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M(jìn)行測(cè)定。一些固體也可以溶液的形式進(jìn)行測(cè)定。常用的紅外光譜溶劑應(yīng)在所測(cè)光譜區(qū)內(nèi)本身沒有強(qiáng)烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對(duì)試樣沒有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。

3.固體試樣

(1）壓片法

將1~2mg試樣與200 mg純KBr研細(xì)均勻，置于模具中，用(5~10)x107Pa壓力在油壓機(jī)上壓成透明薄片，即可用于測(cè)定。試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米,以免散射光影響。

(2）石蠟糊法

將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟或全氟代怪混合，調(diào)成糊狀，夾在鹽片中測(cè)定。

(3)薄膜法

主要用于高分子化合物的測(cè)定。可將它們直接加熱熔融后涂制或壓制成膜。也可將試樣溶解在低沸點(diǎn)的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜測(cè)定。當(dāng)樣品量特別少或樣品面積特別小時(shí)，采用光束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采用全反射系統(tǒng)或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

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