紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)紅外輻射的吸收特性來(lái)分析分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的儀器。紅外光譜通常由光源、單色儀、探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。

紅外光譜是什么

　　紅外光譜又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，它和紫外-可見光譜一樣，也是一種分子吸收光譜。當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應(yīng)于這些吸收區(qū)城的透射光強(qiáng)度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長(zhǎng)關(guān)系的曲線，就得到紅外光譜。紅外光譜儀不僅能進(jìn)行定性和定量分析，而且從分子的特征吸收可以鑒定化合物和分子結(jié)構(gòu)。

紅外光譜儀的原理

　　紅外光譜儀利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復(fù)色紅外光相互干涉，形成干涉光，再與樣品作用。探測(cè)器將得到的干涉信號(hào)送入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅立葉變化的數(shù)學(xué)處理，把干涉圖還原成光譜圖。

　　與紫外-可見吸收光譜不同，紅外光譜儀產(chǎn)生紅外光譜的紅外光的波長(zhǎng)要長(zhǎng)得多，因此光子能量低。物質(zhì)分子吸收紅外光后，只能引起振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷，不會(huì)引起電子能級(jí)躍遷。所以紅外光譜一般稱為振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。

　　紫外-可見吸收光譜常用于研究不飽和有機(jī)化合物，特別是具有共扼體系的有機(jī)化合物。而紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物。因此除了單原子分子和同核分子。如Ne、He、O2、和H2等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光區(qū)均有吸收。紅外吸收譜帶的波數(shù)位置、波峰的數(shù)目及其強(qiáng)度反映了分于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來(lái)鑒定未知物的分子結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或其化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用作進(jìn)行定量分析和純度鑒定。

　　紅外光譜儀通過譜圖解析可以獲取分子結(jié)構(gòu)的信息。任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品均可進(jìn)行紅外光譜測(cè)定，這是其它儀器分析方法難以做到的。具有用量少、分析速度快、不破壞試樣等特點(diǎn)，使紅外光譜儀成為現(xiàn)代分析化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的不可缺少的工具。但對(duì)于復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)測(cè)定，還需配合紫外光譜、質(zhì)譜和核磁共振波譜等其他方法，才能得到滿意的結(jié)果。

紅外光譜儀分析方法

　　1、比較光譜分析法：這種方法應(yīng)用比較廣泛，它包括標(biāo)準(zhǔn)試樣比較法和鐵譜比較法。標(biāo)準(zhǔn)樣品比較法一般適用于單項(xiàng)定性分析及有限分析。鐵譜比較法它不但可以做單項(xiàng)測(cè)定還便于做全分析。

　　2、譜線波長(zhǎng)測(cè)量法：光譜分析儀器利用譜線波長(zhǎng)測(cè)量法進(jìn)行定性分析是先測(cè)出某一譜線的波長(zhǎng)，再查表確定存在的元素，這種方法在日常分析中很少使用，一般只是在編制譜圖或者做仲裁分析時(shí)才用。

紅外光譜儀的應(yīng)用

　　紅外光譜儀可應(yīng)用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無(wú)機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。

　　紅外光譜儀可以研究分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，如力常數(shù)的測(cè)定和分子對(duì)稱性等，利用紅外光譜方法可測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)和鍵角，并由此推測(cè)分子的立體構(gòu)型。根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，由簡(jiǎn)正頻率計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。分子中的某些基團(tuán)或化學(xué)鍵在不同化合物中所對(duì)應(yīng)的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機(jī)官能團(tuán)例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測(cè)定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機(jī)官能團(tuán)，這為Z終確定未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

與紅外光譜儀的原理相關(guān)文文章：
• 紅外光譜儀工作原理
• 紅外光譜儀的基本原理

　　紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源，單色器，探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。

紅外光譜儀KBr壓片制備

　　1、CO2和H2O在中紅外段有較大的吸收峰，在制片和測(cè)試過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)考慮到。室內(nèi)應(yīng)配備除濕機(jī)，人員不超過3人，有條件的話制樣和測(cè)試室要隔開。

　　2、KBr可在使用前用瑪瑙研缽研細(xì)至200目以下，在烘箱中100度干燥后裝在干燥容器中備用。取200mgKBr，1~2mg樣品，在瑪瑙研缽中研細(xì)，約1~2分鐘。注意順著一個(gè)方向研磨，以免破壞晶體結(jié)構(gòu)。工作臺(tái)應(yīng)配備紅外燈，全程在紅外燈烘烤下完成。

　　3、取模具，擦拭干凈。要求高的，壓片過程中模具應(yīng)接上真空泵來(lái)抽真空。裝好底座，把內(nèi)模塊光面向上放入，用藥品匙將樣品均勻放入。可中間稍高于四周。

　　4、將頂柱加好，可輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使樣品均勻鋪開。

　　5、將模具放在壓片機(jī)上，旋緊螺旋，關(guān)緊放氣閥，加壓至20MPa，停留1~2分鐘。

　　6、慢慢打開放氣閥，使壓力緩慢下降到0。擰開螺旋取出模具。打開底座，反向壓出內(nèi)模塊，用平面的藥鏟小心取出壓好的壓片，放入藥片夾中即可。

紅外光譜儀壓片使用注意

　　1、如供試品為鹽酸鹽，因在壓片過程中可能出現(xiàn)離子交換現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預(yù)處理后使用)代替溴化鉀進(jìn)行壓片，但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片后測(cè)得的光譜，如二者沒有區(qū)別，則可使用溴化鉀進(jìn)行壓片。

　　2、紅外光譜儀紅外光譜測(cè)定Z常用的試樣制備方法是溴化鉀(KBr)壓片法(藥典收載品種90%以上用此法)，因此為減少對(duì)測(cè)定的影響，所用KBrZ好應(yīng)為光學(xué)試劑級(jí)，至少也要分析純級(jí)。使用前應(yīng)適當(dāng)研細(xì)(200目以下)，并在120以上烘4小時(shí)以上后置干燥器中備用。如發(fā)現(xiàn)結(jié)塊，則應(yīng)重新干燥。制備好的空KBr片應(yīng)透明，與空氣相比，透光率應(yīng)在75%以上。

　　3、壓片時(shí)取用的供試品量一般為1～2mg，因?yàn)椴豢赡苡锰炱椒Q量后加入，并且每種樣品的對(duì)紅外光的吸收程度不一致，故常憑經(jīng)驗(yàn)取用。一般在得到的紅外光譜儀光譜圖中絕大多數(shù)吸收峰處于10%～80%透光率范圍在內(nèi)。Z強(qiáng)吸收峰的透光率如太大(如大于30%)，則說(shuō)明取樣量太少;相反，如Z強(qiáng)吸收峰為接近透光率為0%，且為平頭峰，則說(shuō)明取樣量太多，此時(shí)均應(yīng)調(diào)整取樣量后重新測(cè)定。

　　4、測(cè)定用樣品應(yīng)干燥，否則應(yīng)在研細(xì)后置紅外燈下烘幾分鐘使其干燥。試樣研好并在模具中裝好后，應(yīng)與真空泵相連后抽真空至少2分鐘，以使試樣中的水分進(jìn)一步被抽走，然后再加壓到0.8～1GPa(8～10T/cm2)后維持2～5min。不抽真空將影響片子的透明度。

　　5、壓片時(shí)，KBr的取用量一般為200mg左右(一般憑經(jīng)驗(yàn))，應(yīng)根據(jù)制片后的片子厚度來(lái)控制KBr的量，一般片子厚度應(yīng)在0.5mm以下，厚度大于0.5mm時(shí)，常可在光譜上觀察到干涉條紋，對(duì)供試品光譜會(huì)產(chǎn)生干擾。

　　6、壓片時(shí)，應(yīng)先取供試品研細(xì)后再加入KBr再次研細(xì)研勻，這樣比較容易混勻。研磨所用的應(yīng)為瑪瑙研缽，因玻璃研缽內(nèi)表面比較粗糙，易粘附樣品。研磨時(shí)應(yīng)按同一方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)均勻用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨過程中使供試品產(chǎn)生轉(zhuǎn)晶，從而影響測(cè)定結(jié)果。研磨力度不用太大，研磨到試樣中不再有肉眼可見的小粒子即可。紅外光譜儀試樣研好后，應(yīng)通過一小的漏斗倒入到壓片模具中(因模具口較小，直接倒入較難)，并盡量把試樣鋪均勻，否則壓片后試樣少的地方的透明度要比試樣多的地方的低，并會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生影響。另外，如壓好的片子上出現(xiàn)不透明的小白點(diǎn)，則說(shuō)明研好的試樣中有未研細(xì)的小粒子，應(yīng)重新壓片。

　　7、壓片用模具用后應(yīng)立即把各部分擦干凈，必要時(shí)用水清洗干凈并擦干，置干燥器中保存，以兔銹蝕。

紅外光譜儀壓片不正常解決辦法

與紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)相關(guān)文文章：
• 紅外光譜儀常見附件
• 紅外光譜儀結(jié)構(gòu)

　　紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。通常由光源，單色器，探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成，分為色散型和干涉型。紅外光譜儀廣泛應(yīng)用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無(wú)機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。

紅外光譜儀安裝運(yùn)行確認(rèn)評(píng)估

　　確認(rèn)方式：采用問答形式進(jìn)行，通過從以下幾方面來(lái)確保紅外光譜儀運(yùn)行狀態(tài)處于可控狀態(tài)：

　　1、設(shè)備安裝環(huán)境是否發(fā)生變化;

　　2、設(shè)備公用系統(tǒng)配置是否發(fā)生變化;

　　3、設(shè)備的連接線纜是否發(fā)生老化或松動(dòng)等現(xiàn)象;

　　4、設(shè)備的相關(guān)程序是否齊備;

　　5、設(shè)備是否依據(jù)校驗(yàn)程序進(jìn)行定期校準(zhǔn);

　　6、設(shè)備是否已建立年度預(yù)防維修計(jì)劃;

　　7、設(shè)備日常故障是否均得到有效維修;

　　8、回顧設(shè)備日志和維修記錄，確認(rèn)設(shè)備是否有關(guān)鍵部件重復(fù)維修或重大維修記錄;

　　9、確認(rèn)設(shè)備當(dāng)前的使用功能是否都得到了驗(yàn)證;

　　10、確認(rèn)設(shè)備當(dāng)前的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置是否都得到了驗(yàn)證;

　　11、確認(rèn)由于設(shè)備原因引起的驗(yàn)證偏差均得到有效處理;

　　12、確認(rèn)是否有因設(shè)備原因引起的不符合事件;

　　13、確認(rèn)是否有因設(shè)備原因引起的變更控制;

　　14、確認(rèn)是否有因設(shè)備原因引起的客戶投訴;

　　15、檢查設(shè)備及其部件外觀磨損情況，是否影響設(shè)備運(yùn)行性能;

　　16、確認(rèn)設(shè)備關(guān)鍵部件是否進(jìn)行更換;

　　17、設(shè)備安全聯(lián)鎖功能，急停按鈕功能是否可以正常使用;

　　18、確認(rèn)設(shè)備是否存在除項(xiàng)目17以外的其他安全隱患;

　　19、本次設(shè)備再驗(yàn)證范圍內(nèi)，相關(guān)法規(guī)或程序的設(shè)備驗(yàn)證要求是否變化;

　　20、對(duì)設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果是否符合要求。

紅外光譜儀性能確認(rèn)

　　1、波數(shù)準(zhǔn)確度

　　設(shè)定4cm分辨率條件下，測(cè)量0.03mm厚聚苯乙烯的光譜圖，掃描5計(jì)算機(jī)輸出各譜帶的波數(shù)值，各譜峰值的準(zhǔn)確性應(yīng)小于所設(shè)定分辨率的1/2。用CO氣體檢定高于1cm分辨率，2103.25cm或2107.46cm的準(zhǔn)確度應(yīng)大于設(shè)定分辨率的50%。譜帶位移只允許同時(shí)向高頻或低頻位移。

　　2、透過率準(zhǔn)確度

　　在4cm分辨率測(cè)定5次0.03mm厚聚苯乙烯的光譜，每次掃描5次其2924cm峰的透過率，變動(dòng)應(yīng)小于0.1%T。

　　3、重復(fù)性

　　①基線重復(fù)性

　　紅外光譜儀穩(wěn)定后，在4cm分辨率條件下，掃描5次，測(cè)定1**%線每間隔10min測(cè)定一次，共測(cè)定6次。縱坐標(biāo)擴(kuò)展，由計(jì)算機(jī)或繪圖儀輸出每次的測(cè)量噪聲Zgao值和Zdi的百分值。中紅外取2100cm-2000cm區(qū)間的峰峰值。Bmax為6個(gè)Zgao值中的Zda值，Bmin為6個(gè)Zdi值中的Z小值。基線重復(fù)性=1**%-(Bmax-Bmin)基線的重復(fù)性應(yīng)優(yōu)于99.5%。

　　②波數(shù)重復(fù)性

　　紅外光譜儀穩(wěn)定后，設(shè)定4cm分辨率，測(cè)定聚苯乙烯標(biāo)樣的吸收光譜;掃描每次間隔10min，共測(cè)定6次。用計(jì)算機(jī)輸出各吸收譜帶值。波數(shù)的重復(fù)性應(yīng)不小于測(cè)定時(shí)設(shè)定分辨率的50%。

紅外光譜儀其他方面確認(rèn)評(píng)估

　　1、紅外光譜儀校驗(yàn)要求：確認(rèn)該紅外光譜儀的校驗(yàn)情況，結(jié)果記錄在儀器校驗(yàn)檢查記錄中。應(yīng)按國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行定期校驗(yàn)，應(yīng)在校驗(yàn)有效期內(nèi)使用。

　　2、確認(rèn)過程中的培訓(xùn)，包括紅外光譜儀操作，校準(zhǔn)和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。

　　3、相關(guān)SOP的制定和完善，包括紅外光譜儀操作和維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。

　　4、異常與偏差處理：若確認(rèn)過程中發(fā)現(xiàn)異常情況或確認(rèn)的數(shù)據(jù)結(jié)果與正常范圍出現(xiàn)偏差，需按照《檢驗(yàn)結(jié)果超標(biāo)及超趨勢(shì)管理規(guī)程》采取相應(yīng)的措施。

紅外光譜儀確認(rèn)的結(jié)果及分析

　　通過對(duì)確認(rèn)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)該紅外光譜儀有操作和維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程，安裝、運(yùn)行和性能是否正常，是否滿足日常檢驗(yàn)工作的要求，是否達(dá)到了Z初的確認(rèn)目的。

與紅外光譜儀的使用相關(guān)文文章：
• 紅外光譜儀檢定規(guī)程
• 紅外光譜儀定性分析
• 紅外光譜儀定量分析

　　紅外光譜儀作為一種常用光譜儀設(shè)備，偶爾由于環(huán)境、操作方法等原因，而導(dǎo)致其出現(xiàn)一些故障，實(shí)屬自然，那么如何快速排查這些故障呢?

紅外光譜儀故障處理方法

　　有些紅外光譜儀的使用說(shuō)明書會(huì)給出光譜儀的常見故障及排查方法，有些紅外光譜儀還有自診斷功能，當(dāng)紅外光譜儀不能正常工作時(shí)，可先啟動(dòng)儀器自診斷功能，檢查儀器某些器件工作狀況，或者根據(jù)紅外光譜儀的異常現(xiàn)象，參照紅外光譜儀使用說(shuō)明書進(jìn)行排查。

　　若發(fā)現(xiàn)是紅外光譜儀硬件損壞，應(yīng)請(qǐng)專業(yè)維修工程師來(lái)現(xiàn)場(chǎng)處理，若無(wú)法查出故障原因，也應(yīng)及早與維修工程師溝通，及時(shí)傳遞紅外光譜儀的故障信息，以便工程師來(lái)現(xiàn)場(chǎng)維修之前能大概判定故障原因并準(zhǔn)備好所需的備品備件。如果紅外光譜儀故障原因不是硬件問題，可通過調(diào)整、重新設(shè)置紅外光譜儀參數(shù)等技術(shù)操作解決的，可自行處理。

紅外光譜儀常見故障處理

　　一、干涉圖能量低，導(dǎo)致信噪比不理想

　　可能原因：

　　1、光路準(zhǔn)直未調(diào)節(jié)好或非智能紅外附件位置未調(diào)整到正確位置;

　　2、紅外光源已損壞或能量已衰竭;

　　3、檢測(cè)器已損壞或MCT檢測(cè)器無(wú)液氮;

　　4、分束器損壞;

　　5、各種紅外反射鏡或紅外附件的鏡面太臟;

　　6、光闌孔徑太小或信號(hào)增益倍數(shù)太小;

　　7、圓光路中有衰減器。

　　排除方法：

　　1、啟動(dòng)光路自動(dòng)準(zhǔn)直程序，如果正在使用非智能紅外附件，則還需要人工準(zhǔn)直;

　　2、更換紅外光源;

　　3、請(qǐng)維修工程師檢查，必要時(shí)更換檢測(cè)器(檢測(cè)器損壞很有可能是由于受潮引起，因此更換后應(yīng)注意保持儀器室的干燥，對(duì)于MCT檢測(cè)器可添加液氮再重新檢查;

　　4、請(qǐng)維修工程師檢查，必要時(shí)更換分束器(分束器損壞很可能是由于受潮引起或更換時(shí)碰撞產(chǎn)生裂痕引起，因此更換后應(yīng)注意保持儀器室的干燥，從紅外光譜儀上取出或裝入時(shí)一定要非常小心);

　　5、請(qǐng)維修工程師清洗;

　　6、重新設(shè)置光闌孔徑或信號(hào)增益倍數(shù)，使之處于適當(dāng)值;

　　7、取下光路中的衰減器。

　　二、光學(xué)臺(tái)未能工作，不能產(chǎn)生干涉圖

　　可能原因：

　　1、分束器未固定好或已損壞;

　　2、計(jì)算機(jī)與光學(xué)臺(tái)未能連接;

　　3、控制電路板損壞;

　　4、紅外光譜儀輸出電壓不正常;

　　5、操作軟件有問題;

　　6、紅外光譜儀室溫度過高或過低;

　　7、檢測(cè)器已完全損壞;

　　8、He-Ne激光器不工作或能量已較大衰減。

　　排除方法：

　　1、重新固定分束器，如分束器已損壞，請(qǐng)維修工程師檢查，必要時(shí)更換分束器(分束器損壞很有可能是由于受潮引起或更換時(shí)碰撞產(chǎn)生裂痕引起，應(yīng)注意保持儀器室的干燥，從紅外光譜儀上取出或裝入時(shí)一定要非常小心);

　　2、檢查計(jì)算機(jī)與光學(xué)臺(tái)連接口，鎖緊接口，重新啟動(dòng)光學(xué)臺(tái)和計(jì)算;

　　3、與維修工程師聯(lián)系，或請(qǐng)維修工程師檢査，必要時(shí)更換控制電路板(更換后，要再次檢査穩(wěn)壓電源工作效率和儀器室電源有無(wú)問題);

　　4、檢査紅外光譜儀面板上指示燈，有自診斷程序可啟動(dòng)診斷，檢查輸出電源是否正常，排查故障原因，并與維修工程師聯(lián)系處理方法;

　　5、重新安裝操作軟件;

　　6、過空調(diào)調(diào)控室溫;

　　7、更換檢測(cè)器;

　　8、檢查He-Ne激光器工作是否正常，及時(shí)請(qǐng)維修工程師維修。

　　三、干涉圖能量過高，導(dǎo)致溢出

　　可能原因：

　　1、光闌孔徑太大或信號(hào)増益倍數(shù)太高;

　　2、動(dòng)鏡移動(dòng)速度太慢。

　　排除方法：

　　1、重新設(shè)置光闌孔徑或信號(hào)增益倍數(shù)，使之處于適當(dāng)值;

　　2、重新設(shè)置動(dòng)鏡移動(dòng)速度。

　　四、干涉圖不穩(wěn)定

　　可能原因：

　　1、控制電路板損傷或疲勞;

　　2、所使用的MCT檢測(cè)器真空度降低或窗口有冷凝水;

　　3、測(cè)量遠(yuǎn)紅外區(qū)時(shí)樣品室氣流不穩(wěn)定。

　　排除方法：

　　1、請(qǐng)維修工程師檢查維修紅外光譜儀;

　　2、對(duì)MCT檢測(cè)器重新抽真空;

　　3、待樣品室氣流穩(wěn)定后再測(cè)試。

與紅外光譜儀的維護(hù)保養(yǎng)相關(guān)文文章：
• 紅外光譜儀維護(hù)保養(yǎng)
• 紅外光譜儀日常維護(hù)和保養(yǎng)

　　便攜式紅外光譜儀用于檢測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單、不使用有害試劑、不污染檢材、樣品量小、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)。便攜式紅外光譜儀可以檢測(cè)出的成分，而不同的在紅外線光譜圖中呈現(xiàn)的峰位不同，能輕易地從光譜圖中辨認(rèn)出的類型。

便攜式紅外光譜儀的發(fā)展

　　紅外光譜是鑒定分子結(jié)構(gòu)及判斷官能團(tuán)的有力手段。光經(jīng)由樣品穿過以后，分子選擇性吸收入射光中某個(gè)波長(zhǎng)的特定光線，所得到的透射光被檢測(cè)器接受然后傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)換器，從而產(chǎn)生樣品的特征紅外光譜。在紅外光譜儀中，信號(hào)的產(chǎn)生主要依靠光線在經(jīng)過邁克爾遜干涉儀后干涉而成。信號(hào)的產(chǎn)生的質(zhì)量受光路是否準(zhǔn)直，入射光和反射光是否平行的因素影響很大。

　　從20世紀(jì)diyi臺(tái)紅外光譜儀發(fā)明到現(xiàn)在，儀器的性能已經(jīng)有長(zhǎng)足的發(fā)展。一是趨于更加強(qiáng)大的綜合性能和更高的精度，另個(gè)方向就是開發(fā)更友善簡(jiǎn)易的操作平臺(tái)，向占地更小更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。在上世紀(jì)末，紅外光譜儀技術(shù)發(fā)展到實(shí)時(shí)實(shí)地測(cè)量及無(wú)損測(cè)量。

　　在這種情況下傳統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)已經(jīng)不能完全滿足樣品的測(cè)試需求。例如當(dāng)被測(cè)物質(zhì)體積太大無(wú)法被移動(dòng)或是測(cè)試環(huán)境惡劣時(shí)，使用傳統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)測(cè)試樣品已經(jīng)變得很不方便甚至不可能。與臺(tái)式機(jī)比較，便攜式紅外光譜儀有占地少，質(zhì)量相對(duì)輕，能抗震或耐惡劣環(huán)境等特點(diǎn)。

便攜式紅外光譜儀的特點(diǎn)

　　1、樣品制備及界面的革新

　　便攜式紅外光譜儀的重要特點(diǎn)是進(jìn)樣技術(shù)的革新，這使得測(cè)試能做到實(shí)地測(cè)量，實(shí)時(shí)跟蹤。漫反射及紅外顯微鏡技術(shù)特別是ATR技術(shù)(衰減全反射法，也叫內(nèi)反射法)的出現(xiàn)使得樣品只需稍加準(zhǔn)備甚至無(wú)需制備就能進(jìn)行無(wú)損測(cè)試，極大地拓寬了便攜式紅外光譜儀的使用范圍。

　　值得一提的是，ATR技術(shù)的加載只需在原有便攜式紅外光譜儀裝置ATR附件即可。一般ATR晶體為具有高折射律的晶體，如KSR-5、鍺(Ge)、硅等。為了增強(qiáng)折射，也可鍍上金屬如金或銀。便攜式紅外光譜儀多數(shù)會(huì)配置ATR附件，對(duì)樣品的狀態(tài)沒有嚴(yán)格限制。按照傳統(tǒng)的方法測(cè)試前必須把樣品制成溴化鉀壓片或者石蠟研糊，但是實(shí)際上有些樣品是很難壓片或者預(yù)制備的。氣體測(cè)試則需有ATR氣體池。

　　有便攜式紅外光譜儀還會(huì)配置特別的卡口轉(zhuǎn)換支持不同樣品界面的互換。測(cè)試完成后，樣品平臺(tái)的清潔也是比較簡(jiǎn)單的。由于操作及清洗便捷，這些比較新式的便攜式紅外光譜儀附件成為一些要求迅速提供結(jié)果的使用者的常見配套。

　　2、耐受性及穩(wěn)定性

　　在嚴(yán)苛的測(cè)試環(huán)境下，便攜式紅外光譜儀較傳統(tǒng)臺(tái)式機(jī)就更能展現(xiàn)出它的特點(diǎn)。要保證數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，儀器必須具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性及耐受性，如振動(dòng)的耐受。

　　便攜式光譜儀的設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一就是整個(gè)儀器能適應(yīng)各種機(jī)械的振動(dòng)。這就要求便攜式紅外光譜儀在被移動(dòng)或震動(dòng)下光源仍能夠保持原來(lái)的方向不變及光路準(zhǔn)直。有制造商在設(shè)計(jì)儀器時(shí)，改進(jìn)了邁克爾遜干涉儀，采取自補(bǔ)償技術(shù)，避免使用傳統(tǒng)角棱鏡及動(dòng)態(tài)對(duì)線。從而系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)是不需要從外部進(jìn)行調(diào)整，而是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，這也就保證了整個(gè)系統(tǒng)的抗震性。

　　要做到隨時(shí)隨地原位測(cè)試，便攜式紅外光譜儀也必須對(duì)環(huán)境濕度，溫度有一定化學(xué)耐受性及穩(wěn)定性。如在濕度比較大的環(huán)境中，可以采用Zn-Se或者石英光窗，達(dá)到防水的目的。測(cè)試腐蝕性溶液中的某些物質(zhì)時(shí)，普通的ATR晶體是耐受不住這種條件的，而金剛石探頭具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性，適用于大部分固液體樣品的測(cè)試。

　　3、人機(jī)交互性增強(qiáng)

　　20世紀(jì)80年代，紅外技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在在實(shí)驗(yàn)室甚至工業(yè)定性定量分析中。這不僅僅是因?yàn)榈靡嬗诩t外光譜儀本身光學(xué)和電學(xué)方面的改革和改進(jìn)，人機(jī)交互性的強(qiáng)調(diào)和數(shù)據(jù)庫(kù)功能的增強(qiáng)也推動(dòng)了這個(gè)進(jìn)程。

　　如今很多便攜式紅外光譜儀支持與普通手提電腦聯(lián)網(wǎng)，或者把電腦內(nèi)置化，裝置USB接口及觸摸屏。制造商會(huì)提供紅外光譜儀使用培訓(xùn)及附送譜圖庫(kù)，這使得一些非專業(yè)人士都能通過簡(jiǎn)單的培訓(xùn)學(xué)會(huì)機(jī)器的操作，樣品成分的分析測(cè)試也更簡(jiǎn)便了。

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　　紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。廣泛應(yīng)用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無(wú)機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。

紅外光譜儀簡(jiǎn)介

　　在氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)樣品中，紅外光譜儀都有應(yīng)用，有機(jī)、無(wú)機(jī)及高分子等化合物都可用紅外光譜技術(shù)檢測(cè)。遠(yuǎn)紅外、近紅外及偏振紅外技術(shù)，會(huì)成為紅外光譜儀技術(shù)的新的發(fā)展方向，還有高壓紅外、紅外光聲光譜、紅外遙感技術(shù)、可控變溫紅外、拉曼光譜和色散光譜技術(shù)等也會(huì)相繼出現(xiàn)，這些現(xiàn)代化聯(lián)用技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，將使紅外光譜檢測(cè)技術(shù)成為物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析和鑒定分析的有效方法。

　　現(xiàn)階段，紅外光譜儀檢測(cè)技術(shù)已廣泛在石油的勘探分析、地質(zhì)礦物的研究中有效應(yīng)用，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、法庭科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、染織工業(yè)和材料科學(xué)等各個(gè)學(xué)科的研究方面起到了很大的作用。物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)會(huì)以強(qiáng)度與位置的關(guān)系在紅外光譜吸收峰中得以反映出來(lái)，以此來(lái)確定物質(zhì)的化學(xué)基團(tuán)或鑒別未知物的結(jié)構(gòu)組成;而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度反映化學(xué)基團(tuán)的含量，可在純度測(cè)定及定量分析中有效應(yīng)用。此外，在化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理研究上，紅外光譜也起到了不可磨滅的作用，但還是在未知化合物的結(jié)構(gòu)鑒定的應(yīng)用中Z為廣泛。

紅外光譜儀在刑偵工作中的應(yīng)用

　　紅外光譜在刑偵工作中有以下三個(gè)用途：

　　1、在偵破各類案件中，用紅外光譜儀能鑒定案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)罪犯所遺留的微量物證是何種物質(zhì)，從而提供了偵查方向、線索，為破案縮小了范圍。

　　2、在偵破案件中，把案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的物證檢材與犯罪嫌疑人處提取的比對(duì)樣品進(jìn)行比較，用紅外光譜儀可以認(rèn)定或否定犯罪嫌疑人。

　　3、無(wú)損檢驗(yàn)、微量檢驗(yàn)。紅外光譜儀是一種不破壞樣品的鑒定儀器，為一份樣品進(jìn)行多種方法鑒定提供了方便，非常適用于樣品來(lái)源不易的物證鑒定。無(wú)論是氣體、液體、或是固體樣品，它們都可以直接測(cè)得紅外光譜。

　　紅外光譜儀樣品用量只需要數(shù)微克，很適用于微量物證樣品的鑒定。鑒定結(jié)果充分可靠。有機(jī)化合物和多元素?zé)o機(jī)化合物都有其特征的紅外光譜圖，并且譜圖相當(dāng)復(fù)雜，這就像人的指紋一樣，故有人把紅外光譜稱之為“分子指紋”。

紅外光譜儀在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

　　以油脂為例，說(shuō)明紅外光譜儀在其摻假檢測(cè)中的應(yīng)用：

　　目前市面上銷售的橄欖油主要可以分為：特級(jí)純、純和精煉的不同三個(gè)等級(jí)，品質(zhì)高、口感好的橄欖油因具有其獨(dú)特的風(fēng)味，所以價(jià)格也較高，特級(jí)純橄欖油的價(jià)格約是其精煉產(chǎn)品2倍左右，因此向高品質(zhì)的油中摻假較為便宜的同類型低檔的油，或不同種類低價(jià)的油，已經(jīng)成為一種新的牟利方式。

　　紅外光譜儀根據(jù)油脂多次甲基鏈中的C-H和C-O在中紅外光譜區(qū)振動(dòng)頻率和振動(dòng)方式不同，因?yàn)榭梢苑从秤推沸畔⒌牟煌匦裕瑥亩袛嗍欠裼袚郊佟２捎弥屑t外光譜的衰減全反射對(duì)固態(tài)脂肪樣品進(jìn)行檢測(cè)，采用中紅外光纖對(duì)液態(tài)油樣進(jìn)行分析。

　　紅外光譜儀根據(jù)不飽和脂肪酸含量的不同，diyi主成分由脂肪的一階導(dǎo)數(shù)光譜所得，從而將黃油和菜油區(qū)分;對(duì)于液態(tài)油，根據(jù)油樣中亞麻酸含量差異性，對(duì)光譜進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)處理，結(jié)合diyi主成分，使花生油和橄欖油與菜籽油得以區(qū)別，可進(jìn)一步檢測(cè)油品中的相關(guān)摻假產(chǎn)品。

紅外光譜儀在寶玉石檢測(cè)中的應(yīng)用

　　隨著現(xiàn)代寶玉石檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，紅外光譜儀被廣泛應(yīng)用于寶玉石鑒定與研究領(lǐng)域中。在紅外光譜中不同基團(tuán)的吸收譜帶對(duì)應(yīng)于不同的分子或原子基團(tuán)，其峰位和峰強(qiáng)的變化直接反映寶玉石的特性，有“指紋譜”之稱。

　　寶玉石吸收紅外輻射(即紅外光)后，引起晶格分子、絡(luò)陰離子團(tuán)和配位基的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生偶極矩變化，與其固有振動(dòng)頻率相同的特定波長(zhǎng)的紅外光被吸收形成的紅外吸收譜帶。

　　紅外光譜儀在寶玉石檢測(cè)中，主要用于研究分析寶玉石的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。有助于判定鉆石類型、確定寶玉石的種屬、天然與合成、優(yōu)化處理、仿制品等重要信息。對(duì)于準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)易、日常無(wú)損檢測(cè)鑒別寶玉石中用途大、效果好，具有重要的補(bǔ)充和完善寶玉石常規(guī)檢測(cè)的意義。

紅外光譜儀在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

　　國(guó)內(nèi)有學(xué)者經(jīng)過大量研究，使用大型分析軟件SPSS處理紅外測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)判斷人體組織是否有癌變。腫瘤的發(fā)生是多階段、多步驟、多基因調(diào)控發(fā)展的過程。在這一過程中，細(xì)胞中的核酸、蛋白、糖、脂類物質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)有所變化。這些變化早于在光學(xué)顯微鏡下見到的變化。傅里葉變換紅外光譜儀可在分子水平上檢測(cè)這種變化，并對(duì)其進(jìn)行定性、定量(相對(duì)含量)分析。

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• 紅外光譜儀應(yīng)用范圍

　　紅外光譜儀著手進(jìn)行分析前不僅要了解試樣的基本情況及對(duì)分析的要求，更重要的是要了解紅外光譜儀的基本性能指標(biāo)，如精密度、靈敏度、檢出限、線性范圍等。

紅外光譜儀選購(gòu)要素

　　1、精密度

　　紅外光譜儀的精密度是儀器對(duì)同一樣品平行測(cè)定多次所測(cè)得的數(shù)據(jù)間相互一致性的程度。它是表征儀器測(cè)定隨機(jī)誤差大小的一個(gè)量。按照國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(簡(jiǎn)稱IUPAC)的有關(guān)規(guī)定，精密度通常用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(即RSD)來(lái)量度。即使同一紅外光譜儀，對(duì)不同檢測(cè)項(xiàng)目、濃度水平等，精密度不同。

　　2、靈敏度

　　紅外光譜儀的靈敏度是指儀器區(qū)別具有微小差異濃度分析物能力的度量。IUPAC的規(guī)定，靈敏度的定量定義是校正靈敏度，它是指在測(cè)定濃度范圍中校正曲線的斜率。在分析化學(xué)中使用的許多校正曲線都是線性的，一般是通過測(cè)量一系列標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)求得。在有些紅外光譜儀分析中，如在原子吸收光譜法中，常用“特征濃度”即所謂1%凈吸收靈敏度來(lái)表示。在原子發(fā)射光譜法中也常采用相對(duì)靈敏度來(lái)表示不同元素的分析靈敏度，它是指能檢出某元素在試樣中的Z小濃度。

　　3、檢出限

　　在誤差分布遵從正態(tài)分布的條件下，由統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，可以對(duì)檢出限作如下的定義：檢出限是指能以適當(dāng)?shù)闹眯鸥怕时粰z出的組分的Z小量或Z小濃度。它是由Z小檢測(cè)信號(hào)值導(dǎo)出的。

　　檢出限與靈敏度是密切相關(guān)的兩個(gè)量，靈敏度越高，檢出限值越低。但兩者的含義是不同的。靈敏度指的是分析信號(hào)隨組分含量變化的大小，因此，它同檢測(cè)器的放大倍數(shù)有直接的依賴關(guān)系，而檢出限是指分析方法可能檢出的Zdi量或Zdi濃度，是與測(cè)定噪聲直接相聯(lián)系的，而且具有明確的統(tǒng)計(jì)意義。從檢出限的定義可以知道，提高測(cè)定精密度、降低噪聲，可以改善檢出限。

　　4、校正曲線的線性范圍

　　線性范圍是指從定量測(cè)定的Zdi濃度擴(kuò)展到校正曲線保持線性濃度的范圍。不同紅外光譜儀線性范圍差異較大，如在原子吸收光譜法一般僅1～2兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法可達(dá)5～6個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　5、分辨率

　　分辨率是指紅外光譜儀對(duì)兩相鄰譜線分辨的能力。紅外光譜儀分辨率越高，表明該儀器能很好地將兩相鄰譜線分離而沒有重疊。紅外光譜儀分辨率主要取決于儀器的分光系統(tǒng)和檢測(cè)器等。

　　6、選擇性

　　紅外光譜儀的選擇性是指該紅外光譜儀不受試樣基體中所含其它類物質(zhì)干擾的程度。然而，任何儀器均可能存在其它物質(zhì)的干擾，一般需要通過特定的方法來(lái)克服或校正儀器的干擾。

紅外光譜儀選購(gòu)注意事項(xiàng)

　　1、考察供應(yīng)商的經(jīng)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)

　　通過觀察以及對(duì)不同紅外光譜儀的生產(chǎn)廠家的經(jīng)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行對(duì)比，可以得到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)時(shí)間越長(zhǎng)的供應(yīng)商對(duì)紅外光譜儀的研究和完善更新就越頻繁，因此紅外光譜儀設(shè)備的性能也能加更穩(wěn)定，在保證GX生產(chǎn)的同時(shí)也能保證紅外光譜儀的生產(chǎn)質(zhì)量。

　　2、使用者的評(píng)價(jià)或者反饋

　　不同紅外光譜儀廠商都會(huì)擁有不同類型的客戶，客戶體驗(yàn)之后留下的評(píng)價(jià)和反饋也不盡相同，通過對(duì)不同廠家的售后服務(wù)以及用戶評(píng)價(jià)進(jìn)行總結(jié)和分析，就能夠得到不同紅外光譜儀廠家的好評(píng)率通過對(duì)不同廠商好評(píng)率的對(duì)比，同時(shí)也能夠?yàn)榭蛻暨x擇紅外光譜儀設(shè)備提供有效參考。

　　3、分析設(shè)備的體系和性能參數(shù)

　　對(duì)于光學(xué)這一類的技術(shù)設(shè)備來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的體系和該產(chǎn)品的性能參數(shù)也是客戶關(guān)注的一個(gè)要點(diǎn)，通過對(duì)紅外光譜儀的體系和性能的了解和分析，不僅能夠?qū)υ撛O(shè)備性能有一定的了解，也能夠?yàn)榭蛻籼峁┯行У倪x擇參考，幫助客戶選擇適合的設(shè)備。

　　綜上所述，通過對(duì)紅外光譜儀的供應(yīng)商的經(jīng)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)短，使用者的評(píng)價(jià)反饋以及紅外光譜儀檢定體系和性能等方面分別進(jìn)行對(duì)比和分析，能夠?yàn)榭蛻籼峁┎诲e(cuò)的選擇參考，幫助客戶選擇合適的儀器設(shè)備的同時(shí)，也有助于紅外光譜儀制造行業(yè)的發(fā)展和完善。

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