傅里叶变换红外光谱仪原理

傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR）是一种常用的分析仪器，用于获取样品的红外吸收或透射光谱。FTIR 光谱仪相比于传统分散型红外光谱仪（如棱镜或光栅光谱仪），具有更高的扫描速度和更好的信噪比。下面是 FTIR 光谱仪的工作原理：

1. **光源**：FTIR 光谱仪使用一种宽带光源（通常是能斯特灯或硅碳棒），该光源能够提供覆盖整个红外光谱范围的连续光谱。

2. **迈克尔逊干涉仪**：光源发出的光进入迈克尔逊干涉仪（Michelson Interferometer）。这是一个光学装置，包含两个相互垂直的平面镜。其中一个平面镜（固定镜）保持不动，另一个平面镜（移动镜）可以沿光路方向移动。当两束光线重新合并时，它们会产生干涉效应。

3. **干涉图**：随着移动镜的位移，光程差变化，导致干涉图案的变化。这个干涉图案被称为“干涉图”（Interference Pattern），它记录了不同波长光线的相位关系。

4. **检测器**：干涉后的光线穿过样品（如果样品是透明的，则直接到达检测器；如果样品是不透明的，则可能需要反射或散射的方式），然后被红外敏感的检测器（如热电偶或光电探测器）所接收。

5. **傅里叶变换**：检测器输出的干涉图信号是一个时间域的信号，它包含了所有波长的信息。通过傅里叶变换（Fourier Transform），计算机将这个时间域的信号转换为频率域的信号，即红外吸收或透射光谱。这一步骤允许同时获取整个光谱范围的信息。

6. **数据处理与分析**：得到的光谱数据可以通过软件进行处理和分析，以确定样品中存在的化学键类型和分子结构信息。

FTIR 光谱仪因其高效、快速的特点，在化学、制药、聚合物科学、材料科学等领域得到了广泛应用。它可以用来识别未知化合物、验证纯度、检查化学反应进程以及分析复杂混合物的组成等。