红外分光光度计及其应用

　　世界上任何物质都是运动的,构成物质的分子和原子存在着微观运动过程,根据电磁波的波长范围,可分为不同类型的光谱(表1)。

　　当连续红外辐射通过物质后,其中的某些频带被物质所吸收,由此得到红外光谱。通常红外光谱系指2~25μm的吸收光谱,这段波长范围反映出分子之间的振动与转动运动的加和。

　　1　红外分光光度计的进展

　　红外光谱是从1800年发现红外辐射以后逐步发展起来的。随着光学技术、电子技术的迅速发展和应用,红外分光光度计也不断革新和日臻完善。红外分光光度计主要有两大类,色散型和傅立叶变换红外分光光度计。色散型红外分光光度计是基于棱镜和光栅对红外辐射的色散实现分光的,其缺点是光学材料制造费事,分辨率低。70年代初,基于干涉调频分光的FT_IR红外分光光度计问世,它是利用光的干涉原理和计算机技术,通过数学运算而相互联系起来的新技术,这类仪器具有极高的分辨率和极快的扫描速度,同时还具有光通量大、灵敏度高、波长准确、自动化程度高等优点。

　　近年来,各国分析仪器厂家对FT_IR的光源、干涉仪、检测器及数据处理等各系统进行了大量研究和改进。美国尼高力公司的Magna IR 860采用双数字信号处理(dualdigital signal processors, DSP)及双通道检测(dual channel spectroscopy)大大改善了仪器的光谱分辨率等。美国Bio_Rad公司推出的双光源双检测器的FTS 175/FTS 185型FT_IR光谱仪,采用高强度冷陶瓷光源,连续动态调准干涉仪,可适于近红外、中红外、远红外及动力学研究。德国Bruker公司的Vec-tor22型FT_IR采用新型专利干涉仪,使仪器免受环境影响的限制。Analect公司和Bomen公司将FT_IR应用到工业在线检测。

　　新型多道FT_IR光谱仪可以切变干涉图形形成空间分布干涉图[1],这种类型的仪器在采用了红外阵列检测器后,整个光路结构仅为20 cm×6 cm,减少了红外信号的损失。时间分辨FT_IR光谱仪的研制成功,对研究化学反应和分子碰撞动力学极为有利,这类仪器可分辨的最短时间为1~2μs,如美国尼高力公司的860型红外光谱仪;此外,一种基于色散型扫描光谱仪的纳秒级时间分辨红外分光光度计已推向市场[2]。热塑性玻璃的使用,克服了物理和化学因素对ATR元件的影响,实现了ATR元件和固体镀层或薄膜之间的光学接触[3]。可替代移动滤光器或转动式光栅的新型光调谐滤光器的研制成功,大大提高了红外分光光度计的仪器性能。光导纤维在红外光谱中的应用,开辟了红外光谱仪在特定环境条件下的遥控操作。红外样品池的改进也可进一步扩大红外光谱的应用领域,如厦门大学的红外研究人员发明的原位红外样品池,可抽真空,对多相催化反应体系可在池内进行预处理等。随着科学技术日新月异的发展,红外分光光度计的仪器性能日臻完美。红外光谱分析的领域不断拓宽。