1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 钱岗 学号 11118P26 系部 中认新能源学院 专业 电子信息工程技术(检测技术与应用) 题目 红外光谱制样与图谱分析 指导教师 袁小燕 评阅教师 完成时间： 2014 年 05 月 10 日 摘要随着科技的发展，红外光谱仪已经成为鉴别物质和分析物质结构的有效手段之一，而其中傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）则是七十年代发展起来的第三代红外光谱仪的典型代表。它是就光的相干性原理而设计，是一种干涉型光谱仪，具有优良的特性，完善的功能，广泛的应用范围，以及不俗的发展前景。本文会就傅立叶变换红外光谱仪的基本原理作扼要的介绍，总结傅立叶变换红外光谱的主要特点，
2、并综述其在各个方面的基本应用。然后就塑料产品领域进行重点介绍，旨在进行红外光谱的制样与图谱分析，并以建立各种型号的塑料产的红外光谱谱库为目的，完成这篇论文。关键词：傅立叶变换红外光谱仪、基本原理、应用、发展、塑料产品、谱库。AbstractWith the development of science and technology， infrared spectrometer has become one of the effective means of identification of material and analyze material structure， and the Fo
3、urier transform infrared spectrometer (FT - IR) is developed in the seventy s as the typical representative of the third generation of infrared spectrometer. The principle of coherence of light design， is a kind of interferometric spectrometer， it has excellent properties， perfect functions， and app
4、lication scope is extremely widespread， also has a broad development prospects. This article would be the basic principle of Fourier transform infrared spectrometer， a briefly introduction of summarize the main characteristics of Fourier transform infrared spectroscopy， and reviews its application i
5、n all aspects of the basic. And then focus on plastic products， at the same time to complete the analysis of sample preparation and the spectra of ir， and to establish various types of plastic produce ir spectrum library for the purpose， to complete the paper.Keywords: Fourier transform infrared spe
6、ctrometer， the basic principle， application， development and plastic products， spectral library.目录绪论 .51. 进击的红外光谱仪： .61.1. 蜕变的发展： .61.1.1 初代： .61.1.2 二代： .61.1.3 三代： .71.2. 品牌的代言 .71.2.1. 布鲁克（bruker） .71.2.2. 尼高力（nicolet） .71.2.3. 福斯（foss） .82. 红外光谱仪的基本原理 .82.1. 工作原理： .82.2. 傅立叶红外光谱仪的组成： .82.3. 仪器概要
7、及解析： .92.4. 优缺点： .102.4.1. 优点： .102.4.2. 缺点： .113. 理论联系实际 .113.1. 测量分析： .113.1.1. 样品收集： .113.1.2. 测试使用设备： .133.1.3. 样品制备： .153.2. 仪器操作流程： .173.2.1. 开机 .173.2.2. 打开软件 .183.2.3. 信号检测 .183.3. 样品测试方法 .193.4. 数据分析 .203.4.1. 文件调入 .203.4.2. 水汽补偿 .213.4.3. 基线校正 .213.4.4. 标峰位 .214. 数据整理： .235. 注意事项： .27结论 .2
8、8致谢 .29参考文献 .29绪论伴随着第三代红外光谱仪的问世，表明了其技术领域的发展有了较为长足的进步，摆脱了以往色散原理的调论，从干涉的角度另辟蹊径，并且已经日趋成熟，可以很好的适用于医药、烟草、塑料等产品材质分析的领域。究其前景，还有很大的发展空间。其中以傅立叶红外光谱仪为典型代表，广泛应用于各个领域，为社会的发展，做出了较为可观的贡献。当然，它本身依然存在着不小的缺陷，比如固体压片或液膜法的制样颇为麻烦，光程很难控制一致，给测量结果带来误差。另外，无论是添加红外惰性物质或是使用压片磨具，都会给粉末状态的样品造成形态变化或表面污染，使其在一定程度上失去其“本来面目” ，虽然微不可查，但不
9、容否认。因此，漫反射傅立叶变换红外光谱技术和衰减全反射傅立叶变换红外光谱技术（ATR 附件）应运而生，在很大程度上弥补了以上的不足。但瑕不掩瑜，虽有缺陷，不过干涉原理的应用，是里程碑般的进步，本文依旧将以 3 代傅立叶红外光谱仪作为本次课题的主要研究用工具。1. 进击的红外光谱仪：1.1. 蜕变的发展：纵观红外光谱仪的发展历程，我们大致可以将其分为初代（雏形） 、二代（成长）和三代（成熟） 。1.1.1 初代：它是红外光谱仪的发展雏形。主要用棱镜作为分光元件，但是分辨率较低，对温度、湿度比较敏感，总的来说，对环境要求甚是苛刻。如图 1，是以现代工艺制作的棱镜式色散型红外光谱仪模型。图 11.1
10、.2 二代：它是光谱仪的重要进步，虽然依然是基于色散原理，不过却是采用了先进的光栅刻制和复制技术，提高了仪器的分辨率，拓宽了测量波段，大大降低了环境要求，是其发展历程的重要成长。如图 2，是光栅型色散式红外光谱仪。图 21.1.3 三代：发展到第三代，这项技术已经趋于成熟，不仅从根本上打破了色散原理的桎梏，更是大胆的使用了干涉原理，发展出干涉型红外光谱仪，各项性能在二代基础上均得到了极大的提高。不得不说，创新才是硬道理。其中傅立叶变换红外光谱仪则是干涉型红外光谱仪的典型代表，特性优良，功能完善。如图3：图 31.2. 品牌的代言以 3 代为例，让我们了解一下各品牌的代表：1.2.1.布鲁克（b
11、ruker）图 41.2.2.尼高力（nicolet）图 51.2.3.福斯（foss）图 62. 红外光谱仪的基本原理2.1. 工作原理：以傅立叶变换红外光谱仪为例，做以下介绍1） 光源产生的光由于分束器作用，形成光程差，产生干涉；2） 干涉光通过样品室后，含有样品信息的干涉光会到达检测器；3） 然后通过放大器放大信号；4） 为了便于计算机存储，再通过 A/D 变换器将模拟信号转变为数字信号；5） 数字信号通过傅立叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长变化的红外吸收光谱图。（可参考下图 7 的图形介绍）2.2. 傅立叶红外光谱仪的组成：由光源、样品室、测光部分(干涉仪、检测
12、器、放大器，A/D 变换器、脉冲信号发生器)、傅立叶变换、数据处理、显示记录等部分组成。图 7 傅立叶红外光谱仪结构示意图2.3. 仪器概要及解析：1） 光源：由光源用发射体、光源用电源等组成。a. 光源发射体使用碳化硅、镍铬合金、陶瓷等发射材料，目的是发射稳定的红外线。b. 光源用电源向光源提供稳定的电压和电流。2） 样品室：由样品池、样品架、可组装附件的样品架组成。傅立叶变换红外光谱仪通常是单光束光谱仪，光路中设置一个样品架。多光束红外光谱仪在样品光路和参比光路分别设置样品架。图 83） 测光部分：测光部分由干涉仪、检测器、放大器、A/D 变换器、脉冲信号发生器等组成。4） 干涉仪：一般使
13、用迈克尔逊干涉仪，其光学系统如图 9 所示。5） 检测器：根据人射光的强度变换成电信号，使用热电型检测器、半导体检测器、光声检测器等。6） 放大器：放大检测器传出的模拟信号，使以后的信号处理系统处理方便。7） A/D 变换器：为了使放大器的信号储存在计算机的存储器中，把模拟信号变为数字信号。8） 脉冲信号发生器：测定干涉图形时作为脉冲使用，通常使用氦氖激光。图 9 迈克尔逊干涉仪光学系统示意图9） 傅立叶变换：数字化的干涉图形经过傅立叶变换变化成光谱。10） 数据处理：对得到的数据，进行透过率吸光度变换、峰检测、定量计算、光谱差计算、基线校正、K-M 变换、K-K 变换、光谱数据检索等处理。11） 显示记录：在屏幕上显示分析结果、数据处理结果，由显示器、记录器组成。2.4. 优缺点：2.4.1.优点：a. 仪器的分辨率较高，测量波段很宽，环境要求较低，测量数据较为准确。
