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通常將紅外光譜分為三個(gè)區(qū)域：近紅外區(qū)(0.75~2.5μm)、中紅外區(qū)(2.5~25μm)和遠(yuǎn)紅外區(qū)(25~300μm)。一般說來，近紅外光譜是由分子的倍頻、合頻產(chǎn)生的；中紅外光譜屬于分子的基頻振動(dòng)光譜；遠(yuǎn)紅外光譜則屬于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜和某些基團(tuán)的振動(dòng)光譜。

由于絕大多數(shù)有機(jī)物和無機(jī)物的基頻吸收帶都出現(xiàn)在中紅外區(qū)，因此中

  近紅外光譜儀

紅外區(qū)是研究和應(yīng)用zui多的區(qū)域，積累的資料也zui多，儀器技術(shù)zui為成熟。通常所說的紅外光譜即指中紅外光譜。

2. 紅外譜圖的分區(qū)

按吸收峰的來源，可以將2.5~25μm的紅外光譜圖大體上分為特征頻率區(qū)（2.5~7.7μm）以及指紋區(qū)（7.7~16.7μm）兩個(gè)區(qū)域。

其中特征頻率區(qū)中的吸收峰基本是由基團(tuán)的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生，數(shù)目不是很多，但具有很強(qiáng)的特征性，因此在基團(tuán)鑒定工作上很有價(jià)值，主要用于鑒定官能團(tuán)。如羰基，不論是在酮、酸、酯或酰胺等類化合物中，其伸縮振動(dòng)總是在5.9μm左右出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)吸收峰，如譜圖中5.9μm左右有一個(gè)強(qiáng)吸收峰，則大致可以斷定分子中有羰基。

指紋區(qū)的情況不同，該區(qū)峰多而復(fù)雜，沒有強(qiáng)的特征性，主要是由一些單鍵C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等的伸縮振動(dòng)及C-H、O-H等含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)以及C-C骨架振動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí)，該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異。這種情況就像每個(gè)人都有不同的指紋一樣，因而稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)對(duì)于區(qū)別結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助。

6光譜分類編輯

紅外光譜可分為發(fā)射光譜和吸收光譜兩類。

物體的紅外發(fā)射光譜主要決定于物體的溫度和化學(xué)組成，由于測(cè)試比較困難，紅外發(fā)射光譜只是一種正在發(fā)展的新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如激光誘導(dǎo)熒光。將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由

  紅外光譜

其組成和結(jié)構(gòu)決定的*的紅外吸收光譜，它是一種分子光譜。

例如水分子有較寬的吸收峰，所以分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發(fā)射和吸收光譜，但都是線狀光譜。

紅外吸收光譜是由分子不停地作振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡(jiǎn)正振動(dòng)。

含n個(gè)原子的分子應(yīng)有3n-6個(gè)簡(jiǎn)正振動(dòng)方式；如果是線性分子，只有3n-5個(gè)簡(jiǎn)正振動(dòng)方式。以非線性三原子分子為例，它的簡(jiǎn)正振動(dòng)方式只有三種。在v1和v3振動(dòng)中，只是化學(xué)鍵的伸長(zhǎng)和縮短，稱為伸縮振動(dòng)，而v2的振動(dòng)方式改變了分子中化學(xué)鍵間的夾角稱為變角振動(dòng),它們是分子振動(dòng)的主要方式。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此，當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子的振動(dòng)，而產(chǎn)生紅外吸收光譜。

原子發(fā)射光譜比較杰出的代表是德國(guó)斯派克光譜儀和德國(guó)布魯克光譜儀，美國(guó)熱電光譜分析儀，日本島津直讀光譜儀等廠家。國(guó)內(nèi)有北京納克直讀光譜儀，煙臺(tái)東方光譜分析儀

7儀器編輯

1. 棱鏡和光柵光譜儀

屬于色散型光譜儀，它的單色器為棱鏡或光柵，屬單通道測(cè)量，即每次只測(cè)量一個(gè)窄波段的光譜元。轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡或光柵，逐點(diǎn)改變其方位后，可測(cè)得光源的光譜分布。

隨著信息技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了以多通道測(cè)量為特點(diǎn)的新

  光柵光譜儀

型紅外光譜儀，即在一次測(cè)量中，探測(cè)器就可同時(shí)測(cè)出光源中各個(gè)光譜元的信息，例如，在哈德曼變換光譜儀中就是在光柵光譜儀的基礎(chǔ)上用編碼模板代替入射或出射狹縫，然后用計(jì)算機(jī)處理探測(cè)器所測(cè)得的信號(hào)。與光柵光譜儀相比，哈德曼變換光譜儀的信噪比要高些。

2. 傅里葉變換紅外光譜儀

它是非色散型的，核心部分是一臺(tái)雙光束干涉儀（圖4中虛線框內(nèi)所示），常用的是邁克耳孫干涉儀。當(dāng)動(dòng)鏡移動(dòng)時(shí)，經(jīng)過干涉儀的兩束相干光間的光程差就改變，探測(cè)器所測(cè)得的光強(qiáng)也隨之變化，從而得到干涉圖。經(jīng)過傅里葉變換的數(shù)學(xué)運(yùn)算后，就可得到入射光的光譜B(v)：

式中I(x)為干涉信號(hào)；v為波數(shù)；x為兩束光的光程差。

傅里葉變換光譜儀的主要優(yōu)點(diǎn)是：

傅里葉變換紅外光譜儀

①多通道測(cè)量使信噪比提高；

②沒有入射和出射狹縫限制，因而光通量高，提高了儀器的靈敏度；

③以氦、氖激光波長(zhǎng)為標(biāo)準(zhǔn)，波數(shù)值的度可達(dá)0.01厘米；

④增加動(dòng)鏡移動(dòng)距離就可使分辨本領(lǐng)提高；

⑤工作波段可從可見區(qū)延伸到毫米區(qū)，使遠(yuǎn)紅外光譜的測(cè)定得以實(shí)

  傅里葉變換紅外光譜儀

現(xiàn)。

上述各種紅外光譜儀既可測(cè)量發(fā)射光譜，又可測(cè)量吸收或反射光譜。當(dāng)測(cè)量發(fā)射光譜時(shí)，以樣品本身為光源；測(cè)量吸收或反射光譜時(shí)，用鹵鎢燈、能斯脫燈、硅碳棒、高壓汞燈（用于遠(yuǎn)紅外區(qū)）為光源。所用探測(cè)器主要有熱探測(cè)器和光電探測(cè)器，前者有高萊池、熱電偶、硫酸三甘肽、氘化硫酸三甘肽等；后者有碲鎘汞、硫化鉛、銻化銦等。常用的窗片材料有氯化鈉、溴化鉀、氟化鋇、氟化鋰、氟化鈣，它們適用于近、中紅外區(qū)。在遠(yuǎn)紅外區(qū)可用聚乙烯片或聚酯薄膜。此外，還常用金屬鍍膜反射鏡代替透鏡。