红外光谱仪就像分子的“指纹识别器”,通过分析物质对红外光的吸收特性,帮你快速锁定化学成分和结构。它的核心原理是分子振动与红外光的共振效应——当光子能量匹配分子振动能级差时,特定波长的光会被吸收,形成光谱图。
分子振动与能级跃迁:分子中的化学键或基团具有特定振动/转动频率。当红外光照射时,若光子能量与分子能级差匹配,分子吸收光子并发生能级跃迁,形成吸收光谱。不同官能团(如羟基、羰基)的吸收峰位置固定,构成“分子指纹”。
工作原理
光源:发射连续红外光(覆盖近红外到远红外波段)。
分光系统:色散型用棱镜/光栅分离波长,傅里叶变换型(FTIR)用干涉仪生成干涉图,再通过数学变换还原光谱。
探测器:捕捉透射光强度变化,转化为电信号。
数据处理:计算机将干涉图还原为光谱图,显示吸收峰位置和强度。
仪器结构
光源:发射连续红外光(如硅碳棒、高压汞灯)。
分光系统:通过光栅或干涉仪(傅里叶变换红外光谱仪的核心)将复合光分解为单色光。
样品室:适配固态、液态、气态样品,常用KBr压片法处理固体。
检测器:如高真空热电偶、碲镉汞(MCT)光电导检测器,捕捉信号并转换为电信号。
计算机系统:处理数据并生成光谱图,支持傅里叶变换等算法。
日常维护
环境控制:保持实验室干燥(相对湿度约50%),定期更换干燥剂。
光学部件清洁:避免灰尘污染,使用专用工具清理。
定期校准:使用标准样品(如聚苯乙烯薄膜)校准波数精度。
防潮措施:长期不用时每周开机两次,每次半天,并开除湿机。