傅立葉變換紅外光譜儀是一種利用傅立葉變換原理將紅外光譜信息從干涉信號中解析出來的現代光譜分析儀器。與傳統分光式紅外光譜儀相比，FTIR在信噪比、測量速度和光通量利用率等方面具有顯著優勢，因而被廣泛應用于化學分析、材料科學、環境監測、醫藥檢測以及食品工業等領域。其核心價值在于快速、精確、非破壞性地獲取樣品的紅外吸收特性，從而識別分子結構、官能團及材料成分。
傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理：
1.干涉儀生成干涉信號
FTIR最典型的干涉儀是邁克耳孫干涉儀。紅外光源發出的寬光譜光線經分束器分為兩束光，一束光射向固定鏡，另一束射向可動鏡。兩束光在反射后重新匯聚，形成干涉光。干涉光的強度隨可動鏡的位置變化而變化，形成干涉圖，該干涉圖包含了樣品對不同波長光的吸收信息。
2.樣品吸收作用
當干涉光通過樣品時，樣品中特定的化學鍵會選擇性吸收特定波數的紅外光，導致干涉圖中對應頻率的振幅減弱。
3.傅立葉變換解析光譜
通過數學上的傅立葉變換，將干涉圖由時間/位移域轉換到頻率域，得到傳統意義上的紅外吸收光譜，即吸光度隨波數變化的曲線。傅立葉變換不僅可恢復光譜信息，還可提高光譜信噪比。
四大部分組成：
1.紅外光源
常用的紅外光源有高溫黑體（如鎳鉻絲燈）和Globar（硅碳棒）。光源需要發射寬波段紅外光以覆蓋遠紅外和中紅外區域（約400–4000cm?¹）。
2.干涉儀
干涉儀是FTIR的核心，包括分束器、固定鏡和可動鏡。分束器通常由KBr或ZnSe制成，其作用是將入射光分為兩束并在干涉后重新合并。可動鏡的精確運動決定干涉圖的分辨率，現代FTIR通常采用伺服控制系統實現亞微米級移動。
3.樣品室
樣品可以以固體、液體或氣體形式測量。常用附件包括透射池、衰減全反射（ATR）裝置、氣體池等。ATR技術尤其適合分析表面樣品或難以制備薄片的固體。
4.檢測器
檢測器將紅外光信號轉換為電信號。常用的有熱釋電探測器（如DTGS）和液氮冷卻的光電導型探測器（如MCT）。MCT探測器響應速度快、靈敏度高，適用于快速掃描和低濃度分析。
5.數據處理系統
FTIR儀器通常配備計算機和專用軟件，用于干涉圖采集、傅立葉變換計算以及光譜分析、基線校正和峰值識別。
傅立葉變換紅外光譜儀的應用領域：
1.化學分析與結構鑒定
FTIR可準確識別有機分子和無機物中的官能團，如羰基、羥基、胺基等。通過峰位、峰形及吸收強度，科研人員可以推測分子結構和分子間相互作用。
2.材料科學
可分析聚合物、復合材料、薄膜的組成及交聯程度，還能檢測老化或降解過程。
3.環境監測
對空氣、水體和土壤中的有機污染物、揮發性化合物進行快速定性和定量檢測。
4.醫藥與生物分析
FTIR可用于藥物成分分析、輔料檢測以及蛋白質二級結構研究（通過特征的AmideI和AmideII吸收峰）。
5.食品工業與法醫科學
分析食品添加劑、防腐劑及摻假成分；在法醫中用于毒物及藥物檢測。
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更新時間：2026-05-17
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