红外光谱仪：原理、应用与选购指南

红外光谱仪：原理、应用与选购指南

红外光谱仪是一种利用物质对不同波长红外辐射的吸收特性来分析分子结构和化学成分的仪器。它广泛应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。

红外光谱仪的原理

红外光谱仪的原理是利用物质对不同波长红外辐射的吸收特性来分析分子结构和化学成分。红外光谱通常由光源、单色仪、探测器和计算机处理信息系统组成。红外光谱仪不仅能进行定性和定量分析，而且从分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子结构。

红外光谱仪利用麦克尔逊干涉仪将两束光程差按一定速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅立叶变化的数学处理，把干涉图还原成光谱图。与紫外-可见吸收光谱不同，红外光谱仪产生红外光谱的红外光的波长要长得多，因此光子能量低。物质分子吸收红外光后，只能引起振动和转动能级跃迁，不会引起电子能级跃迁。所以红外光谱一般称为振动-转动光谱。

红外光谱仪的分类

红外光谱仪一般分为两类，一种是光栅扫描的，很少使用；另一种是迈克尔逊干涉仪扫描的，称为傅立叶变换红外光谱，这是目前最广泛使用的。

红外光谱仪的应用

红外光谱仪可应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。

红外光谱仪可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。

红外光谱仪的维护保养

红外光谱仪作为一种常用光谱仪设备，偶尔由于环境、操作方法等原因，而导致其出现一些故障，实属自然，那么如何快速排查这些故障呢？

有些红外光谱仪的使用说明书会给出光谱仪的常见故障及排查方法，有些红外光谱仪还有自诊断功能，当红外光谱仪不能正常工作时，可先启动仪器自诊断功能，检查仪器某些器件工作状况，或者根据红外光谱仪的异常现象，参照红外光谱仪使用说明书进行排查。

若发现是红外光谱仪硬件损坏，应请专业维修工程师来现场处理，若无法查出故障原因，也应及早与维修工程师沟通，及时传递红外光谱仪的故障信息，以便工程师来现场维修之前能大概判定故障原因并准备好所需的备品备件。如果红外光谱仪故障原因不是硬件问题，可通过调整、重新设置红外光谱仪参数等技术操作解决的，可自行处理。

红外光谱仪的选购指南

红外光谱仪的选购要素包括精密度、灵敏度、检出限、线性范围、分辨率和选择性等。精密度是仪器对同一样品平行测定多次所测得的数据间相互一致性的程度。灵敏度是指仪器区别具有微小差异浓度分析物能力的度量。检出限是指能以适当的置信概率被检出的组分的最小量或最小浓度。线性范围是指从定量测定的最小浓度扩展到校正曲线保持线性浓度的范围。分辨率是指红外光谱仪对两相邻谱线分辨的能力。选择性是指该红外光谱仪不受试样基体中所含其它类物质干扰的程度。

在选购红外光谱仪时，应注意考察供应商的经营时长、使用者的评价或反馈以及设备的体系和性能参数。经营时间越长的供应商对红外光谱仪的研究和完善更新就越频繁，设备的性能也能更加稳定。不同红外光谱仪厂商都会拥有不同类型的客户，客户体验之后留下的评价和反馈也不尽相同，通过对不同厂家的售后服务以及用户评价进行总结和分析，就能够得到不同红外光谱仪厂家的好评率。通过对红外光谱仪的体系和性能的了解和分析，不仅能够对该设备性能有一定的了解，也能够为客户提供有效的选择参考。