紅外波段光譜儀主要用于分析物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、鑒定化學(xué)成分及研究物質(zhì)與紅外光相互作用。其核心原理是通過檢測物質(zhì)對不同波長紅外光的吸收特性，實(shí)現(xiàn)分子振動能級躍遷的定性與定量分析。
物質(zhì)分子中的化學(xué)鍵由于震動能級不同，具有不同的振動頻率，當(dāng)紅外輻射的頻率與分子振動頻率相匹配時(shí)，分子就會吸收該頻率的紅外光，導(dǎo)致透過的光束中相應(yīng)頻率的光被減弱。通過測量這種吸收情況，就可以得到樣品的紅外光譜，進(jìn)而分析出樣品的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。
紅外光譜儀的工作原理基于分子振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷對紅外光的選擇性吸收。具體過程如下：
紅外光源：發(fā)出連續(xù)波長的紅外光。
樣品吸收：當(dāng)紅外光通過樣品時(shí)，樣品分子吸收特定波長的紅外光，導(dǎo)致分子振動或轉(zhuǎn)動能級躍遷。
信號檢測：未被吸收的光經(jīng)單色器分光后，由檢測器檢測不同波長光的強(qiáng)度。
數(shù)據(jù)處理：通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將檢測到的光強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)化為樣品的紅外吸收光譜。該光譜反映了分子中官能團(tuán)的特征信息，如化學(xué)鍵類型、數(shù)量及分子結(jié)構(gòu)等。
結(jié)構(gòu)組成
光源：負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定的紅外輻射，常見的有鎢燈、氘燈和光熱發(fā)射源等，通常采用能覆蓋中紅外到遠(yuǎn)紅外波段的寬譜光源。
單色器：將光源發(fā)出的寬譜光進(jìn)行分光，選擇性地分解出特定波長的光，一般通過棱鏡或光柵實(shí)現(xiàn)。
樣品室：位于光路中間位置，用于放置樣品，氣體、液體和固體樣品分別采用不同的樣品池或樣品架，紅外光在此與樣品發(fā)生相互作用。
探測器：將經(jīng)過樣品吸收后傳遞到的光信號轉(zhuǎn)換為電子信號，常見的有熱電偶探測器、光電二極管探測器、熱釋電探測器等。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：采集來自探測器的信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和分析，通過傅里葉變換等算法將時(shí)間域信號轉(zhuǎn)換為頻率域光譜，生成紅外光譜圖。
