紅外光譜儀有哪些型別及其工作原理？

紅外光譜儀一般分為兩大類，一類是光柵掃瞄，目前很少使用; 另一種是用麥可遜干涉儀掃瞄的，稱為傅利葉變換紅外光譜，這是目前應用最廣泛的。

Razzle掃瞄利用分光器將檢測光（紅外光）分成兩束，一束作為參考光，另一束作為檢測光照射樣品，然後利用光柵和單色器分離紅外光的波長，掃瞄檢測每個波長的強度，最後將其整合成乙個光譜。

傅利葉變換紅外光譜利用麥可遜干涉儀將探測光（紅外光）分成兩束光束，分別反射回動鏡和固定鏡上的分束器。 將相干紅外光照射在樣品上，由探測器採集，得到含有樣品資訊的紅外干涉圖資料，通過計算機對資料進行傅利葉變換後得到樣品的紅外光譜。

傅利葉變換紅外光譜因其掃瞄速率快、解像度高、重複性穩定而被廣泛應用。

紅外光譜學基礎。

紅外光譜與分子結構密切相關，是研究和表徵分子結構的有效手段。 它在分子構型和構象研究、化學和化學工程、物理、能源、材料、天文學、氣象學、遙感、環境、地質學、生物學、醫學、醫學、農業、食品、法醫鑑定和工業過程控制方面有著廣泛的應用。

紅外光譜可以研究分子的結構和化學鍵，如力常數和分子對稱性的測定等，分子的鍵長和鍵角可以通過紅外光譜確定，並可以推斷分子的三維構型。 根據得到的力常數，可以推導出化學鍵的強度，從簡單的頻率可以計算出熱力學函式。 分子中對應於不同化合物中波段波數的一些基團或化學鍵基本上是固定的或只在小波長範圍內變化，因此許多有機官能團如甲基、亞甲基、羰基、氰基、羥基、胺等在紅外光譜中具有特徵吸收，通過紅外光譜，人們可以確定未知樣品中存在哪些有機官能團， 這為最終確定未知物的化學結構奠定了基礎。

由於分子內和分子間的相互作用，有機官能團的特徵頻率會因官能團所處的化學環境不同而略有變化，這為分子內和分子間相互作用的研究創造了條件。

許多低波數區域分子的正常振動往往涉及分子中的所有原子，不同的分子彼此振動不同，這使得紅外光譜具有高度的特徵性，就像指紋一樣，稱為指紋區。 利用這一特性，數千種已知化合物的紅外光譜被收集並儲存在計算機中，以編制紅外光譜的標準光譜庫。

紅外光譜學的原理是紅外光譜學是一種分子吸收光譜，它利用紅外光譜學對有機物進行定性和定量的檢測，通過紅外光譜儀發射紅外光，然後將光照射到被檢測物體的表面。 根據紅外光譜圖，技術人員可以找到與吸收峰相對應的化學基團資料庫，並對待測物質的組成和狀態進行定性分析。

紅外光譜的分類

紅外光譜可分為近紅外光譜、遠紅外光譜和傅利葉變換紅外光譜。

具有近紅外光譜的分子中存在 4 種不同形式的能量，即平移能、傳遞能、振動能和電子能。 在近紅外光譜中，近紅外區域產生的倍頻和頻率合成的吸收往往比中紅外弱，背景非常複雜，峰重疊現象非常嚴重，有時必須採用化學計量方法提供有效的資訊。

遠紅外光譜技術是利用物體在遠紅外區域的吸收光譜，該區域光源的能量很弱，吸收帶主要是氣體分子中的純旋轉躍遷和液體中重原子的膨脹和收縮振動， 所以一般不對遠紅外光譜區域進行定量分析。

傅利葉變換紅外光譜是一種快速、無損的食品分析檢測技術，主要通過與化學計量方法相結合來實現定性和定量分析。

紅外光譜儀主要檢測：可以確定樣品中官能團或化學鍵的存在或變化，用於研究物質的定性、定量和反應過程。

一般來說，無機物需要用遠紅外光譜儀檢測。 由於無機物的振動峰大多在遠紅外波段，因此常用的紅外光譜儀的檢測範圍在中紅外區域。

如果需要紅外光譜儀來檢測無機物的紅外光譜，則需要調整光譜儀，更換麥可遜干涉儀中的分束器和光譜儀的檢測器。

原則：

傅利葉變換紅外光譜儀被稱為第三代紅外光譜儀，它利用麥凱爾森干涉儀干擾光路中具有一定速度差的兩束多色紅外光，形成干涉光，然後與樣品相互作用。 探測器將獲得的干涉訊號傳送到計算機進行傅利葉變化的數學處理，干涉圖譜恢復為光譜圖。

有機化合物官能團的特徵吸收可參考有機光譜學書籍。

4000-1300用於識別官能團，1300-400為指紋區，用於識別結構相似的化合物，也可作為化合物中存在某個基團的間接證據。 共同的特徵吸收頻率為：羥基3200-3650，游離態在3610-3640峰型尖銳，分子間締合在3300，寬峰。

3000以上為不飽和c-h膨脹振動，3300為典型末端炃，小於3000為飽和c-h膨脹振動，1700左右的強吸收峰表明存在c=o，1600,1500附近有2-4個峰，為芳環的骨架振動，更詳細的解釋請參考寧永成的有機化合物結構鑑定與有機流行學， 一本非常好的書

n-h峰的質子化學位移在下場，δ值為。

有 N-H 和 C-N 鍵的吸收峰。 n-h鍵的伸縮振動為3300 3500cm-1。 伯胺是雙峰。 仲胺是單峰的。 C-N鍵的伸縮振動一般在1190 cm-1左右。

分子的振動形式可分為兩大類：伸縮振動和彎曲振動。 前者是指原子沿鍵軸方向的往復運動，在振動過程中鍵長發生變化。

後者是指原子垂直於化學鍵方向的振動。 不同形式的振動通常用不同的符號表示，例如，伸縮振動可分為對稱伸縮振動和反對稱伸縮振動，分別用VS和VAS表示。

彎曲振動可分為麵內彎曲振動（δ）和麵外彎曲振動（ ）理論上，每個基本振動都可以以與簡單差分相同的頻率吸收紅外光，並且在紅外光譜的相應位置出現吸收峰。

事實上，有一些振動分子在沒有偶極矩變化的情況下是紅外線無活性的; 此外，還有一些振動具有相同的頻率並且會退化; 還有一些振動頻率超出了儀器可以檢測到的範圍，這使得實際紅外光譜中的吸收峰數量遠低於理論值。