移动反射镜M2
－ 0 + 光程差δcm
位移cm 光源波长λ 固定反射镜M1 光源S 光分束器B a 1 a 2 检测器D } } λ/4 图3单束光照射迈克尔逊干涉仪时的工作原理图
2.2 傅立叶变换红外光谱测定
在傅立叶变换红外光谱测量中，主要由两步完成:第一步,测量红外干涉图,该图是一种时域谱,它是一种极其复杂的谱,难以解释；第二步,通过计算机对该干涉图进行快速傅立叶变换计算,从而得到以波长或波数为函数的频域谱,即红外光谱图，例图4。
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图4 红外光谱图 此图为Octane（辛烷）红外光谱图
纵坐标为透过率，横坐标为波长λ （ μm ）或波数（cm-1）
2.3 傅立叶变换红外光谱仪的主要特点
(1)多路优点。夹缝的废除大大提高了光能利用率。样品置于全部辐射波长下，因此全波长范围下的吸收必然改进信噪比，使测量灵敏度和准确度大大提高。
(2)分辨率提高。分辨率决定于动镜的线性移动距离，距离增加，分辨率提高.一般可达0.5cm-1,高的可达10-2cm.
(3)波数准确度高，由于引入激光参比干涉仪，用激光干涉条纹准确测定光程差，从而使波数更为准确。
(4)测定的光谱范围宽，可达10～104cm-1.
(5)扫描速度极快，在不到1s时间里可获得图谱，比色散型仪器高几百倍。
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3 样品处理
以下就按样品的物理状态来来进行逐一简略分析。
3.1 气体样品
对气体样品，可将它直接充入已抽成真空的样品池内，常用样品池长度约在10cm以上，对衡量分析来说，采用多次反射使光程折叠，从而使光束通过样品池全长的次数达数十次。
3.2 液体和溶液样品
纯液体样品可直接滴入两窗片之间形成薄膜后形成测定，可以消除由于加入溶剂而引起的干扰，但会呈现强烈的分子间氢键及缔和效应。
对于溶液，必须注意两点：
制成池窗及样品池的材料必须与所测量的光谱范围相匹配。
应正确选择溶剂，对溶剂的要求是：对样品有良好的溶解度；溶剂的红外吸收不干扰测定，溶剂选择取决于所研究的光谱区。CCl4(测定范围4000～1300cm-1)和CS2（测定范围1300～650 cm-1），若样品不溶于二者，则可CHCl3或CH2Cl2等，水不做溶剂，因为它本身有吸收，且会侵蚀池窗，因此样品必须干燥。配成的溶液一般较稀，约10％，这有利于测定。
3.3 固体样品
固体样品可以采用溶液法、研糊法和压片法。
溶液法就是将样品在合适溶剂中配成浓度约为5％的溶液后测量。 研糊法即将研细的样品与蜡油调成均匀的糊状物后，涂于窗片上进行测量。此法方便，但不能获得满意的定量结果。
压片法是将约1mg样品与100mg干燥的溴化钾粉末研磨均匀，再在压片机上压成几乎呈透明状的圆片后测量，这种处理技术的优点是：干扰小，容易控制样品浓度，定量结果准确，而且容易保存样品。
为了成功地测试固体样品，必须注意以下两点：
仔细研磨样品，使粉末颗粒足够小。试样颗粒必须均匀分散，且没有水分存在。
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[3]
4 傅立叶变换红外光谱仪的应用
以下是分别介绍傅立叶变换红外光谱仪在各个方面的应用。
4.1 在临床医学和药学方面的应用[4]
鉴于每个化合物都有自己独特的红外光谱, 除特殊情况外, 目前尚未发现两种不同的化合物具有相同的红外光谱, 所以红外光谱为药品质量的监测提供了快速准确的方法。如药材天麻、阿胶, 西药红霉素、环磷酰胺的监测和抗肝炎药联笨双酯同质异晶体的研究。
傅立叶变换红外光谱仪在临床疾病检测方面也有广泛的应用, 如利用红外光谱法对冠心病、动脉硬化、糖尿病、癌症的检测。红外光谱法测定蛋白质基体中的葡萄糖含量。以及用FT-Raman 光谱在700～1900cm- 1处的差异, 对胃、牙齿、血管、肝等人体组织的研究可用于体内诊断。
恶性肿瘤是一种严重危害人类身心健康并消耗大量医疗卫生资源的疾病, 由于目前缺乏有效的对晚期癌症的治疗手段, 肿瘤的早期诊断对延长患者的生存时间和提高生活质量具有重要的意义。傅里叶变换红外光谱可以提供有关分子结构和变化的多种信息, 能在分子水平对细胞组织的改变做出反映, 是行之有效的肿瘤早期检测的手段, 较传统的肿瘤手段而言, 具有快速, 准确, 客观等特点；甚至可以通过光纤附件, 实现肿瘤的原位、在体、实时检测和诊断。通过胃癌组织与正常组织的FTIR谱图[5]比较, 可以发现胃癌组织具有特征性的光谱。如图5所示。胃癌细胞株FTIR检测结果如图6所示，与胃癌组织光谱图比较，光谱特征存在差异。
图5 胃癌组织与正常组织的FTIR谱
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图6 胃癌细胞株FTIR检测结果
4.2 在化学、化工方面的应用
在该方面的应用又可分为表面化学、催化化学和石油化学方面的应用。 4.2.1 在表面化学研究中的应用
红外光谱技术在表面化学研究中的应用具有两个鲜明特征:
(1) 继续不断地开发表面与薄膜的原位和实时红外分析技术。根据报道已有一种适用于原位和同时红外分析的FT-IR扩散反射室。
(2) 以红外吸附光谱( IRAS) , ATR FT-IR 和IR反射光谱为代表的红外光谱技术广泛地应用于研究自组织膜和L- B膜。如应用IR反射光谱研究薄膜, 测定组织薄膜的厚度、成分和结构。 4.2.2 在催化化学研究中的应用
(1) 扩散反射红外光谱傅立叶变换光谱(DR IFTS) 的应用报道特别突出, 其次是IRAS。DR IFTS用于监控催化剂表面吸附化合物的分解动力学。IRAS的典型应用实例包括研究CO在Pd催化剂表面的氧化反应动力学, 以及研究NO和CO在Pd和Pd-SiO2 表面的共吸附现象。
(2) 原位红外光谱技术除了依然应用普通的原位红外光谱技术研究催化反应过程外, 还应用于原位反射/吸附红外光谱研究催化剂表面的点位阻塞效应。另外产生了大量新的与原位红外光谱技术相配合的附件装置。
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傅立叶变换红外光谱仪的基本原理与其应用
