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紅外光譜儀器

1棱鏡和光柵光譜儀

屬於色散光譜儀,其單色儀為棱鏡或光柵,屬於單通道測量,即壹次只測量壹個窄帶光譜元素。旋轉棱鏡或光柵,逐點改變其方位後,即可測出光源的光譜分布。

隨著信息技術和計算機的發展,出現了以多通道測量為特征的新型紅外光譜儀,即在壹次測量中,探測器可以同時測量光源中各光譜元素的信息。例如,在堅硬人變換光譜儀中,在光柵光譜儀的基礎上用編碼模板代替入射或出射狹縫,然後用計算機處理探測器測得的信號。與光柵光譜儀相比,堅硬人變換光譜儀的信噪比更高。

2.傅裏葉變換紅外光譜儀

它是非色散的,其核心部分是雙光束幹涉儀(如圖4虛線框所示),常用邁克爾遜幹涉儀。當動鏡運動時,通過幹涉儀的兩束相幹光束的光程差發生變化,探測器測得的光強也發生變化,從而得到幹涉圖。經過傅裏葉變換的數學運算,可以得到入射光的光譜B(v ):

其中I(x)是幹擾信號;v是波數;x是兩束光之間的光程差。

傅裏葉變換光譜儀的主要優點是:

傅裏葉變換紅外光譜儀

①多通道測量提高信噪比;

(2)沒有入射和出射狹縫的限制,所以光通量高,提高了儀器的靈敏度;

③以氦氖激光波長為基準,波值精度可達0.01cm;

④增加動鏡的移動距離可以提高分辨率;

⑤工作波段可從可見光區擴展到毫米級,從而實現遠紅外光譜的測量。

上述紅外光譜儀可以測量發射光譜和吸收或反射光譜。測量發射光譜時,樣品本身作為光源;測量吸收或反射光譜時,使用鹵鎢燈、能斯特燈、矽碳棒和高壓汞燈(用於遠紅外區)作為光源。使用的探測器主要有熱探測器和光電探測器。前者包括戈雷電池、熱電偶、硫酸三乙烯酯、氘代硫酸三乙烯酯等。後者包括碲鎘汞、硫化鉛和銻化銦。常用的窗口材料有氯化鈉、溴化鉀、氟化鋇、氟化鋰、氟化鈣,適用於近紅外和中紅外區域。聚乙烯片或聚酯薄膜可用於遠紅外區。此外,經常使用金屬鍍膜鏡來代替透鏡。