红外吸收光谱(五)之红外光谱附件

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       红外吸收光谱分析方法主要是依据分子内部原子间的相对振动和转动等信息进行测定的。常用的红外光谱附件有衰减全反射附件、漫反射附件、镜面反射附件、变温红外附件、红外显微镜附件、红外偏振器、红外光纤附件、高压红外光谱附件、样品穿梭器附件、样品振荡器附件、光声光谱附件、色红联用附件、热重红外联用附件、傅里叶变换拉曼附件等。

       今天来说一下常见的六种附件。

KBr压片透射附件 

       KBr压片透射附件应用于最广泛的中红外区(4000~400 cm-1)，通常选择的载体光学材料为KBr(4000~400 cm-1)、NaCl(4000~600 cm-1)，KBr在中红外区没有吸收，用它压片不会对样品信号产生干扰。

       石英和玻璃材料应用于近红外区(13158~4000 cm-1)，聚乙烯材料应用于远红外区(400~10 cm-1)。

       晶体极易吸收水分，应放在干燥箱中，并尽量保持在恒温恒湿的条件下操作。

       含水样品的测试应采用KRS-5窗片(4000~250 cm-1)、ZnSe(4000~650 cm-1)和CaF2(4000~1000 cm-1)等材料。

衰减全反射附件

       用于收集材料表面的光谱信息，适合于普通红外光谱无法测定的厚度大于0.1mm的塑料、橡胶和纸张等样品，并可以测试微小样品、表面粗糙不平的样品。

       样品吸收强度与样品吸收性质和入射深度均有关，当窗口选用金刚石时，入射深度约为2µm(500 cm-1处)，选用Ge时入射深度约为0.6µm(1000 cm-1处)，低波数区入射深度大，吸收强，高波数区则相反，这样经过MIR方程校正即可。

       工作原理如图所示，光从光密介质(全反射晶体)射到光疏介质(样品)表面上，当入射角大于临界角时，发生光的全反射。

智能漫反射附件

       用于收集高散射样品的光谱信息，主要用于测量细微粒和粉末状样品。

       漫反射光与样品内部分子发生了相互作用，负载了样品的结构和组成信息，漫反射附件就是最大限度地把这些接触样品微粒表面被漫射或者散射出来的光能收集起来送入检测器，从而得到良好的信号。其工作原理如图所示。

       定量分析时需满足：

1、具有高质量的漫反射光谱；

2、样品无需KBr压片，直接将粉末样品放入试样池中，与KBr混合研磨；

3、样品的浓度约为1%，即样品与KBr质量比为1：99；

4、样厚度至少为3mm，表面平整；

5、应将DR(漫反射)谱转换为K-M函数校正。

       漫反射的制样要求：

1、中红外漫反射，通常用KBr或NaCl粉末稀释；

2、近红外和远红外的光谱，通常不需要稀释，直接用固体样品研成粉末测试，如果需要加稀释剂，近红外用硫酸钡或者溴化钾粉末，远红外用碘化铯或聚乙烯粉末；

3、对液体样品，将其滴在粉末表面即可，也可将固体样品溶于易挥发试剂后滴在粉末表面，待溶剂挥发测试。

镜面反射附件

       用于收集平整、光洁的固体表面的光谱信息，测试反射表面上的超薄薄膜(单分子层)或金属基体上的薄膜等。镜面反射侧重于晶体或半导体材料、有机和无机化合物的定性分析，极性晶体光学常数的测定等等。

       镜面反射是指红外光束以某一入射角照射在样品表面上发生的反射。入射角的选择取决于样品的厚度，厚度在微米级以上，入射角常选30°，如果样品层厚度在纳米级，如单分子层，入射角最好选80°或者85°。

       注意镜面反射光束没有与样品发生作用，会产生干扰，因此测量时样品浓度尽量低(浓度越大，镜面反射越严重)，粒度尽量小(2~5µm，越大，镜面反射越严重)。同时不同波长位置下折射指数有区别使得谱图中强吸收谱带难以解释，需使用K-K变换校正。

       镜面反射光谱的测量装置基本结构有三种：固定角反射附件、可变角反射附件和掠角反射附件。前两者主要用于测试金属表面改性样品、树脂和聚合物薄膜或涂层、油漆、半导体外延等；掠角反射附件适合测定纳米级薄膜、金属表面亚微米级薄膜、单分子膜、LB膜等。

(1)固定角反射附件

       入射光的入射角固定不变，通常为10°30°45°70°80°85°，其中入射角为80°和85°的固定角反射附件又称为掠角反射附件。

(2)可变角反射附件

       入射角变化范围30°~  80°或20°~  85°，当入射角为80°和85°的可变角反射附件又称为掠角反射附件。

(3)掠角反射附件

       入射角为80°和85°的固定角反射附件或可变角反射附件。

气体检测附件

       气态试样在气体吸收池中测定。分为短光程气体池和长光程气体池。

       短光程气体池是指长度为10~20cm的气体池，10cm气体池：长10cm,直径5cm玻璃管，管壁连接一玻璃活塞，用于通气，玻璃管两端磨平黏有两块直径相同的红外透光溴化钾、氯化钾等窗片。

       长光程气体池是指红外光路在气体池中经过路程达米级以上的气体池，如10m、100m、200m或更长，光路在气体池内多次反射，达到预定光程，从另一窗口射出，到达检测器。主要用于大气污染气体的测试或局部有害气体的测试。

ESP透射变温附件

       用于研究分子间相互作用、物质相变、化学反应等物理和化学过程，可以测试KBr压片样品、糊状或薄膜法制备的样品及液体样品。

       样品用热电偶加热，温度从室温到400℃。可以对物质进行以下的研究：1、温度变化对长链碳氢化合物光谱的影响；2、温度变化对环氧树脂固化反应光谱的影响；3、温度变化对晶格振动光谱的影响等。

中华

诗词

卜算子.咏梅

陆游

驿外断桥边，寂寞开无主。已是黄昏独自愁，更著风和雨。

无意苦争春，一任群芳妒。零落成泥碾作尘，只有香如故。

爱学习的张小懒

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