一.儀器的基本構成

　　1.光源

　　光源能發射出穩定、高強度、連續波長的紅外光，通常使用能斯特(Nernst)燈、碳化硅或涂有稀土化合物的鎳鉻旋狀燈絲。

　　2.干涉儀

　　邁克耳孫(Michelson)干涉儀的作用是將復色光變為干涉光。中紅外干涉儀中的分束器主要是由溴化鉀材料制成的;近紅外分束器一般以石英和CaF2為材料;遠紅外分束器一般由Mylar膜和網格固體材料制成。

　　3.檢測器

　　檢測器一般分為熱檢測器和光檢測器兩大類。熱檢測器是把某些熱電材料的晶體放在兩塊金屬板中，當光照射到晶體上時，晶體表面電荷分布變化，由此可以測量紅外輻射的功率。熱檢測器有氘代硫酸三甘肽(DTGS),鉭酸鋰(LiTaO3)等類型。光檢測器是利用材料受光照射后，由于導電性能的變化而產生信號，最常用的光檢測器有銻化銦、汞鎘碲等類型。

二.工作原理

　　用一定頻率的紅外光聚焦照射被分析的樣品時，如果分子中某個基團的振動頻率與照射紅外線頻率相同便會產生共振，從而吸收一定頻率的紅外線，把分子吸收紅外線的這種情況用儀器記錄下來，便能得到全面反映樣品成分特征的光譜，進而推測化合物的類型和結構。20世紀70年代出現的傅里葉變換二手紅外光譜儀是一種非色散型的第三代紅外吸收光譜儀，其光學系統的主體是邁克耳孫(Michelson)干涉儀。

　　邁克耳孫干涉儀主要由兩個互成90o的平面鏡(動鏡和定鏡)和一個分束器組成。固定定鏡、可調動鏡和分束器組成了傅里葉變換二手紅外光譜儀的核心部件—邁克耳孫干涉儀。動鏡在平穩移動中要時時與定鏡保持90o。分束器具有半透明性質，位于動鏡與定鏡之間并和它們呈45o放置。由光源射來的一束光到達分束器時即被它分為兩束，Ⅰ為反射光，Ⅱ為透射光，其中50%的光透射到動鏡，另外50%的光反射到定鏡。射向探測器的Ⅰ和Ⅱ兩束光會合在一起成為具有干涉光特性的相干光。動鏡移動至兩束光光程差為半波長的偶數倍時，這兩束光發生相長干涉，干涉圖由紅外檢測器獲得，單色光的干涉如圖14-3所示，結果經傅里葉變換處理得到紅外光譜圖。FTIR的工作原理如圖14-4所示。

　　單色光的干涉圖和基本方程：

　　Michelson干涉儀移動時兩鏡相差任意δ時的光強I (δ) ,①當O點到動鏡和定鏡的距離相等時無光程差。②當O點到兩鏡距離(δ表示)相差λ/4的偶數倍時為相長干涉，光強加強;相差λ/4的奇數倍時為相消干涉，光強減弱。發生在上述

　　兩種位移之間，部分為相消干涉。

　　若令I為兩光束干涉后的強度，

　　則

　　I(δ) =0. 51(

　　) cos2πδ/λ

　　或

　　I(δ)=0. 51(

　　)cos2δvπ

　　光強隨波長變化I(v)而不是光強隨兩鏡距離差變化I(δ)。

　　依此類推，Ⅰ和Ⅱ兩相干光光程差變化所產生的干涉有如下規律：光程差為±nλ(n=0,1,2,…)，發生相長干涉，光程差為n±1/2λ (n=0,1, 2,…)，發生相消干涉。正號表示動鏡從零位向遠離分束器方向移動;負號表示動鏡從零位向分束器方向移動;零位是動鏡距分束器和定鏡距分束器相等的部位。此時，探測器上檢測到的信號強度為

　　   這就是波數為

　　的單色光的干涉圖方程。

外光譜分析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。已有幾種匯集成冊的標準紅外光譜集出版，可將這些圖譜貯存在計算機中，用以對比和檢索，進行分析鑒定。

利用化學鍵的特征波數來鑒別化合物的類型，并可用于定量測定。由于分子中鄰近基團的相互作用，使同一基團在不同分子中的特征波數有一定變化范圍。此外，在高聚物的構型、構象、力學性質的研究，以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫學等領域，也廣泛應用紅外光譜。