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红外光谱仪的发展

红外光谱仪

  红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源,单色器,探测器和计算机处理信息系统组成。

红外光谱仪简介

  通常将红外光谱分3个区域:近红外区(0.78-3μm)、中红外区(3-50μm)、远红外区(50-100μm)。近红外光谱主要是分子内原子的C-H、O-H、N-H等含氢基团振动光谱的倍频和合频吸收,可对样品进行定性分析,多用于定量分析;中红外光谱属于分子的基频振动光谱,多用于样品的定性分析;远红外光谱为分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。

红外光谱仪.jpg

  红外光谱仪主要分为色散型红外光谱仪和傅里叶光栅光谱仪。为近年来迅速发展起来的一项新的检测技术,能够GX、快速和低成本、准确地对固体、液体及粉末状的有机物样品进行无损检测。而中药本身为一个极其复杂的混合物体系,它们的鉴别和质量控制、有效成分的确定和定量分析,一直是中医药领域的一个难题。红外指纹图谱专属性强,重现性好,操作方便,能够提供极其丰富的分子信息。近年来,红外光谱仪已成为中药研究中必不可少的工具,该方法广泛用于制药、医学检验、中药分析等领域。

红外光谱仪的发展过程

  diyi台红外光谱仪的分光系统(50年代后期)是滤光片分光系统,测量样品必须预先干燥,使其水分含量小于15%,然后样品经磨碎,使其粒径小于1毫米,并装样品池。此类红外光谱仪只能在单一或少数几个波长下测定(非连续波长),灵活性差,而且波长稳定性、重现性差,如样品的基体发生变化,往往会引起较大的测量误差!“滤光片”被称为diyi代分光技术。

  70年代中期至80年代,光栅扫描分光系统开始应用,但存在以下不足:扫描速度慢、波长重现性差,内部移动部件多。此类红外光谱仪Zda的弱点是光栅或反光镜的机械轴长时间连续使用容易磨损,影响波长的精度和重现性,不适合作为过程分析仪器使用。“光栅”被称为第二代分光技术。

  80年代中后期至90年代中前期,应用“傅里叶变换”分光系统,但是由于干涉计中动镜的存在,红外光谱仪的在线可靠性受到限制,特别是对仪器的使用和放置环境有严格要求,比如室温、湿度、杂散光、震动等。“傅里叶变换”被称为第三代分光技术。

  90年代中期,开始有了应用二极管阵列技术的红外光谱仪,这种红外光谱仪采用固定光栅扫描方式,仪器的波长范围和分辨率有限,波长通常不超过1750nm。由于该波段检测到的主要是样品的三级和四级倍频,样品的摩尔吸收系数较低,因而需要的光程往往较长。“二极管阵列”被称为第四代分光技术。

  90年代末,来自航天技术的“声光可调滤光器”(缩写为AOTF)技术的问世,被认为是“90年代红外光谱仪Z突出的进展”,AOTF是利用超声波与特定的晶体作用而产生分光的光电器件,与通常的单色器相比,采用声光调制即通过超声射频的变化实现光谱扫描,光学系统无移动性部件,波长切换快、重现性好,程序化的波长控制使得这种红外光谱仪的应用具有更大的灵活性,尤其是外部防尘和内置的温、湿度集成控制装置,大大提高了红外光谱仪的环境适应性,加之全固态集成设计产生优异的避震性能,使其近年来在工业在线和现场(室外)分析中得到越来越广泛的应用,“声光可调滤光器”被称为第五代分光技术。

红外光谱仪.jpg

红外光谱仪的发展前景

  红外光谱仪作为有机化合物、高聚物结构研究、分析鉴定等强有力的工具,在科学研究中已得到广泛地应用,特别是近几年传统的化学表征法已远远不能满足有机化学实验的需要。一些大型的现代化红外光谱仪,因其测试手段的先进性、快捷性、准确性因而得到普遍的应用。随着科学经济的发展变化,各种新鲜事物层出不穷,可以很确信地说,人们的生产生活时刻离不开红外光谱仪。


2005-04-03
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