傅里叶-红外光谱仪

---

FT-IR(傅里叶-红外光谱仪)是一种宽带近红外光谱仪器，不同于色散型的设备(即光栅光谱仪)，FTIR是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样品室、检测器以及控制电路板和电源组成。可以对样品进行定性分析，广泛应用于医药化工、环保、军工等领域。

当您有如下要求时，FTIR是您的优先选择：

您测量的范围在红外波段

您需要高的光谱分辨率和准确性

您的信号非常微弱

您需要快速采集光谱并要求很高的信噪比

FT-IR光谱仪的工作原理：迈克尔逊干涉仪

FT-IR是典型的基于迈克尔逊干涉仪的实验装置，如下图所示。该干涉仪由一个分束器(Beam Splitter)，一个固定的镜片(Mirror 1)和一个移动的回射镜(Mirror 2)组成。分束器是由一种特殊的材料制成的，一半的光透射，另一半反射。透射光经过分束器到达移动的反射镜，而反射光到达固定的反射镜，之后另个镜片的反射光沿光路重新回到分光镜到达探测器。改变移动回射镜的位置(光程差)，探测器将采集到不同形貌的信号。

干涉图

FT-IR是一种不同于传统光谱仪的测量方法，首先由干涉仪测量信号的干涉图，然后进行傅里叶变换(FT)来获得红外光谱图，干涉图是由FT-IR光谱仪获取的信号的名称。它通常看起来比单一的正弦波(单一的波长的光源)更加复杂。上图显示了两种波长的光束路径，而下图是一个宽带光源的干涉图，中间的最高处我们称为中心峰值(centerburst)，中心峰值是宽带光源的特征，其根源在于所有的波长在无光程差时同相。因此，他们都贡献了一个非常大的峰值信号。

随着光程差不断变化，不同波长产生的峰值位置不同。宽带信号的峰值不会都同时达到，因此当远离中心峰值时，干涉图变成一个复杂的振荡信号，并且幅度递减。

干涉图的横坐标表示的光程差，每个独立的光谱成分组成这个信号，该正弦信号的频率与它的波长成反比，这就引入我们对光谱测量单位的新定义，波数(cm-1)。波数定义频谱的优点是，它可以直接联系到能级。

宽带光源干涉图

相应的频率和波数、波长、能量值关系：

高灵敏度

FT-IR不像传统光谱仪那样需要狭缝，因为您可以得到更多的光强输出。

高分辨率

光谱分辨率是描述光谱仪区别两个光谱最小间隔的能力，FT-IR是高分辨的光谱仪，因为它的分辨率仅仅由最大光程差的倒数决定。例如，Newport 80351可实现2 cm的光程差，对应0.5 cm-1的分辨率。

高扫描速度

FT-IR是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一到数秒，而色散型仪器则需要在一定时间内只测试很窄的频率范围，一次完整的全波段采集需要几十分钟。

分辨率单位转化