紅外光譜儀是一種常見的分析儀器,主要用于研究物質分子中的化學鍵和結構。其工作原理是基于分子振動和轉動能級躍遷的物理現象,通過測量物質分子對于特定波長的紅外光的吸收或反射情況,從而獲得分子結構和化學鍵信息。
一、基本構造
主要由光源、單色器、樣品池、檢測器、數據處理和顯示系統等組成。
光源:紅外光譜儀通常使用能產生連續波長的遠紅外光源,如硅碳棒、陶瓷加熱器等。
單色器:用于將光源發出的復合光分解成單色光,一般使用光柵或棱鏡。
樣品池:用于放置樣品的容器,通常為石英或玻璃制成。
檢測器:檢測器通常為光電倍增管或熱電偶,用于檢測樣品對特定波長的紅外光的吸收或反射情況。
數據處理和顯示系統:用于處理檢測器輸出的信號,并通過軟件進行圖形顯示或數據輸出。
二、分類
根據工作原理和使用方式的不同,紅外光譜儀可分為多種類型,常見的有以下幾種:
透射光譜儀:測量樣品對特定波長的紅外光的透射情況。
反射光譜儀:測量樣品對特定波長的紅外光的反射情況。
光譜掃描儀:通過連續改變波長,測量樣品對不同波長的紅外光的吸收或反射情況。
多重反射光譜儀:測量樣品對多次反射的紅外光的吸收或反射情況。
傅里葉變換光譜儀:使用傅里葉變換技術將干涉儀獲得的光干涉信號轉化為光譜信號。
三、應用
化學研究:用于研究物質的分子結構和化學鍵類型,可用于有機化學、無機化學、材料科學等領域。
醫藥研究:用于研究藥物分子的結構和活性,可用于藥物開發、藥理學等領域。
環境科學:用于研究氣態、液態和固態環境中的污染物質,可用于環境監測、污染治理等領域。
材料科學:用于研究材料的晶體結構、表面性質和化學狀態,可用于材料制備、材料性能等領域。
能源科學:用于研究太陽能電池、燃料電池等能源材料的性能和結構,可用于能源轉換和儲存等領域。