红外光谱法

红外仪器

对于近红外区域a钨灯丝灯(6000 - 25000厘米⁻¹)作为资料来源。在中间区域，标准源是a球形(50 - 6000厘米)⁻¹),一个碳化硅用电加热的圆筒黑体散热器。辐射汞弧灯(10 - 70厘米⁻¹)用于远红外区域。在一个光栅-单色仪型仪器，通过机械改变光栅位置，实现源-探测器组合的全范围扫描。在一个傅里叶变换仪器中，单次扫描的可用范围通常受到分束器的限制特征．的分束器将源信号分成两部分以形成干涉图样的功能。在近红外区域，a石英板或硅沉积在石英石板上使用。在中红外区域有多种光学等级晶体，例如钙氟化(CaF₂)，硒化锌碘化铯(CsI),或溴化钾(KBr)，涂有硅或锗在韦茅斯的总部工作。200厘米以下⁻¹聚酯薄膜不同厚度的薄膜被用来覆盖该区域的狭窄部分。热红外辐射的探测是基于一种变换温度变化:由此而产生的变化辐射落在合适的材料上，变成可测量的信号。一个戈莱探测器利用光从热畸变反射膜反射到一个光电管，而测辐射热计显示电气的变化电阻随着温度的变化。在这两种情况下，设备必须响应非常小和非常快的变化。在傅里叶变换光谱仪中，整个光程可以被抽空，以防止来自无关的材料如水而且二氧化碳在空气．

使用红外光谱法可以检查各种各样的样品。可用于正常传输液体，薄膜固体,气体．液体和气体样品的容器必须位于具有红外发射窗口的单元中，例如氯化钠，钾溴化,或铯碘化。固体、薄膜和涂层可以通过几种利用样品辐射反射的技术进行检测。

的发展固态二极管激光器，f中心激光器，以及自旋翻转拉曼激光器为红外光谱仪提供了新的光源。这些源一般不是宽带的，但具有高强度，并有助于建造专为狭义应用而设计的仪器频率地区。

分析吸收光谱

吸收红外辐射是由于振动运动分子．对于双原子分子，这种运动的分析相对简单，因为只有一种振动模式，即键的拉伸。对于多原子分子，情况是这样的复合通过许多原子核的同时运动。用来分析这种复杂运动的力学模型是把原子核看作是点质量和原子间的化学键被看作是无质量的弹簧。尽管分子的振动服从量子力学，分子系统可以用经典分析力学来确定振动运动的性质。分析表明，这样的系统会显示出一套共振频率，每一个都与不同的核运动组合有关。这样的数量共振结果是3N−5为线性分子，3为线性分子N−6为非线性，其中N是分子中的原子数。单个原子核的运动是这样的，在位移过程中，系统的质心不改变。红外辐射被吸收的频率对应于正常模式的振动或可视为过渡之间量化能级，每一个能级对应于正态的激发态。对分子的所有法向模频率的分析可以提供一组力常数，这些力常数与分子内单个的键拉伸和键弯曲运动有关。

当使用高分辨率仪器和气相样品进行检查时，多原子分子的单个法模吸收线将被分离成一系列紧密间隔的锐线。对这种振动结构的分析可以提供与从旋转光谱获得的相同类型的信息，但即使是最高分辨率的红外仪器(0.0001 cm⁻¹)无法接近傅立叶变换微波谱仪(10千赫兹)，所以结果远没有那么准确。

因为分子的非谐性振动，跃迁对应于倍数(2ν_我3ν_我等等，被称为泛音)和组合(ν₁+ν₂2ν_3.+ν₄等)的基频将会出现。

正态频率将倾向于与特定分子实体的分子内运动相关，并将发现对于包含该实体的所有分子具有位于相对狭窄的频率范围内的值。例如，所有含有a的分子羧基(C=O)将有一个涉及拉伸的正常振动模式碳-氧气双键。它的特定频率会有所不同，这取决于碳原子或附着在碳上的原子群的性质原子但一般会发生在1650 - 1750厘米的区域⁻¹．这种相同类型的行为也适用于其他实体，如氧氢(O-H)在羟基中的拉伸运动和碳碳双键分子中C=C的拉伸运动。这种可预测的行为导致了可以与观测到的红外光谱进行比较的光谱相关图确定特定分子实体的存在或不存在，以及在确定新合成的或未知物种的结构方面的作用。红外光谱任何单个分子的指纹都是该分子的唯一指纹，可以作为一种可靠的识别形式。