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傅里葉近紅外檢測器使用的技術原理,你知道多少?

 發布時間:2020-04-20 點擊量:2020
  在對樣品進行定性與定量分析時,例如醫藥化工、寶石鑒定、地礦、石油、煤炭、環保、海關、刑偵鑒定等領域,經常會用傅里葉紅外光譜儀來進行檢測分析,而其所利用的技術是傅里葉轉換紅外光譜,不少人了解儀器的原理,那么其使用的技術,又了解多少呢?
 
  關于傅里葉轉換紅外光譜
 
  傅里葉轉換紅外光譜 (FTIR)是一種用來獲得固體, 液體或氣體的紅外線吸收光譜和放射光譜的技術。傅立葉轉換紅外光譜儀同時收集一個大范圍范圍內的光譜數據。這給予了在小范圍波長內測量強度的色散光譜儀一個顯著的優勢。FTIR已經能夠做出色散型紅外光譜,但使用的并不普遍(除了有時候在近紅外),開啟了紅外光譜新的應用。傅立葉轉換紅外光譜儀是源自于傅立葉轉換(一種數學過程),需要將原始數據轉換成實際的光譜。
 
  傅里葉轉換紅外光譜種類
 
  根據紅外光的分類,傅里葉轉換紅外光譜也可以分為以下幾種:
  近紅外光FTIR:近紅外光區域介于波長從巖鹽區域到可見光的起始(約在750nm)。從基本振動的泛頻上可以觀察到此區域。它主要應用在工業上,如化學影像和流程控制。
  中紅外光FTIR:隨著廉價微電腦的出現,使得能有專門用于控制光譜儀、收集數據、進行傅里葉轉換和光譜呈現的電腦得以出現。這促進了在巖鹽區域的FTIR分光光度計的發展。然而,制造超高精確度的光學零件和機械零件卻是必須克服的問題。廣泛被使用的器具現在可以在市面上買到。雖然在儀器的設計上越來越復雜,但是基本原理仍然保持相同。如今,干涉儀上的移動鏡以相同的速度移動且干涉圖的取樣會位于被氦-氖激光所點燃的二次干涉的邊緣發現通過零交叉點所觸發。這賦予了高波數下從紅外光譜上所得到結果的精確度并避免波數校準錯誤。
  遠紅外光FTIR:一開始,FTIR分光光度計是使用在遠紅外光的范圍上。這么做是因為考慮到了良好光學性能所需求的機械耐用度,這也關系到了光波長的選用。
 
  傅里葉近紅外檢測器原理
 
  光源發出的光被分束器(類似半透半反鏡)分為兩束,一束經透射到達動鏡,另一束經反射到達定鏡。兩束光分別經定鏡和動鏡反射再回到分束器,動鏡以一恒定速度作直線運動,因而經分束器分束后的兩束光形成光程差,產生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池,通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達檢測器,然后通過傅里葉變換對信號進行處理,終得到透過率或吸光度隨波數或波長的紅外吸收光譜圖。
 
  傅里葉近紅外檢測器的優點
 
  作為一款分析儀器, 傅里葉近紅外檢測器有三個突出的特點:
 
  1、 掃描速度快:傅里葉變換紅外光譜儀是按照全波段進行數據采集的,得到的光譜是對多次數據采集求平均后的結果,而且完成一次完整的數據采集只需要一至數秒,而色散型儀器則需要在任一瞬間只測試很窄的頻率范圍,一次完整的數據采集需要十分鐘至二十分鐘。
  2、 信噪比高:傅里葉變換紅外光譜儀所用的光學元件少,沒有光柵或棱鏡分光器,降低了光的損耗,而且通過干涉進一步增加了光的信號,因此到達檢測器的輻射強度大,信噪比高。
  3、 重現性好:傅里葉變換紅外光譜儀采用的傅里葉變換對光的信號進行處理,避免了電機驅動光柵分光時帶來的誤差,所以重現性比較好。
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