激光光譜儀原理及特點

 

　　激光光譜儀被稱為第三代紅外光譜儀，利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復色紅外光相互干涉，形成干涉光，再與樣品作用。探測器將得到的干涉信號送入計算機進行傅立葉變換的數學處理，把干涉圖還原成光譜圖。

 

　　激光光譜儀的優勢：

 

　　1、多通道測量，使信噪比提高。

 

　　2、光通量高，提高了儀器的靈敏度。

 

　　3、波數值度可達0.01cm-1。

 

　　4、增加動鏡的移動距離，可使分辨本領提高。

 

　　5、工作波段可從可見光區延伸到毫米區，實現遠紅外光譜的測定。

 

　　6、掃描速率快，分辨率高，穩定的可重復性。

 

　　材料分析表征中的應用

 

　　激光光譜儀可用于研究分子的結構和化學鍵，也可以作為表征和鑒別化學物種的方法。紅外光譜具有高度特征性，可以采用與標準化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定。[ZC4] 之所以能測試樣品的這些性能，是因為紅外光譜分析法是根據不同物質會選擇性吸收紅外光區的電磁輻射來進行結構分析、對各種吸收紅外光的化合物進行定量和定性分析的一種方法。

 

　　激光光譜儀測試原理的相關公式如下：

 

　　1、滿足紅外吸收的能量關系

 

　　λ：紅外光波長

 

　　h：普朗克常數

 

　　c：光速

 

　　?E：分子的振動能級差

 

　　2、振動頻率與質量和鍵能的關系

 

　　以雙原子分子作簡諧振動為假設模型，得到

 

　　ν：波數

 

　　c：光速

 

　　k：鍵的力常數

 

　　μ：折合質量（或叫約化質量）

 

　　應用舉例：

 

　　1、分子的結構和化學鍵，如力常數（可推知化學鍵的強弱）的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構型。

 

　　2、許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為終確定未知物的化學結構奠定了基礎。

 

　　3、分子在低波數區的許多簡正振動往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動方式彼此不同，這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特征性，稱為指紋區。利用這一特點，人們采集了成千上萬種已知化合物的紅外光譜，并把它們存入計算機中，編成紅外光譜標準譜圖庫。人們只需把測得未知物的紅外光譜與標準庫中的光譜進行比對，就可以迅速判定未知化合物的成份。

 

　　激光光譜儀樣品要求

 

　　激光光譜儀測試可以采用氣體、液體或固體樣品。如果樣品的紅外活性鍵少、純度高，得到的光譜會相當清晰，效果好。而更加復雜的分子結構或外部環境的影響會導致更多的鍵吸收和譜帶的位移，影響圖譜的質量。

 

　　所以為了得到清晰、質量高的圖譜，同時也為了便于分析，對于測試樣品有以下幾點基本要求。

 

　　1、樣品必須預先純化，以保證有足夠的純度；

 

　　2、樣品須預先除水干燥，避免損壞儀器，同時避免水峰對樣品譜圖的干擾；

 

　　3、易潮解的樣品，應放置在干燥器內；

 

　　4、對易揮發、升華、對熱不穩定的樣品，請用帶密封蓋或塞子的容器盛裝并蓋緊，同時必須注明；

 

　　5、對于有毒性和腐蝕性的樣品，用戶必須用密封容器裝好。送樣時必須分別在樣品瓶標簽的明顯位置上注明。