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[紅外發射管]發射管中的紅外光譜是什么意思

日期:2022-12-02

紅外光譜(IR 光譜)是處理電磁波譜的紅外區域的光譜,即比可見光具有更長波長和更低頻率的光。它涵蓋了一系列技術,主要基于吸收光譜。與所有光譜技術一樣,它可用于識別和研究化學品。使用此技術的常見實驗室儀器是傅里葉變換紅外 (FTIR) 光譜儀。


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紅外發射管一、電磁波譜

紅外線部分通常分為三個區域;近紅外、中紅外和遠紅外,以它們與可見光譜的關系命名。更高能量的近紅外,大約 14000-4000 cm -1(0.8-2.5 μm 波長)可以激發泛音或諧波振動。大約 4000-400 cm -1 (2.5-25 μm) 的中紅外線可用于研究基本振動和相關的旋轉振動結構。遠紅外線,大約 400-10 cm -1 (25-1000 μm),位于微波區域附近,能量低,可用于旋轉光譜學。這些子區域的名稱和分類是約定俗成的,只是松散地基于相關的分子或電磁特性。


紅外發射管二、理論

紅外光譜利用了分子吸收其結構特有的特定頻率這一事實。這些吸收是共振頻率,即吸收輻射的頻率與振動的鍵或基團的頻率相匹配。能量由分子勢能面的形狀、原子的質量和相關的電子振動耦合決定。特別地,在 Born-Oppenheimer 和諧波近似中,即當對應于電子基態的分子哈密頓量可以用平衡分子幾何附近的諧振子來近似時,共振頻率由對應于分子電子基態勢能面。然而,共振頻率可能首先與鍵的強度及其兩端原子的質量有關。因此,振動頻率可以與特定的鍵類型相關聯。


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紅外發射管三、振動模式

為了使分子中的振動模式具有“IR 活性”,它必須與永久偶極子的變化相關聯。分子可以以多種方式振動,每種方式稱為振動模式。線性分子具有 3N - 5 度的振動模式,而非線性分子具有 3N - 6 度的振動模式(也稱為振動自由度)。例如,非線性分子 H 2 O 將具有 3 × 3 - 6 = 3 個振動自由度或模式。簡單的雙原子分子只有一個鍵和一個振動帶。如果分子是對稱的,例如 N 2,則在紅外光譜中觀察不到該帶,而僅在拉曼光譜中觀察到。不對稱的雙原子分子,例如 CO,在紅外光譜中有吸收。更復雜的分子有更多的鍵,它們的振動光譜也相應地更復雜,即大分子在它們的紅外光譜中有許多峰。


紅外發射管四、光學視野和瞄準要測量的區域

所有紅外溫度傳感器都具有光學視場,它定義了它測量的目標的大小。一個簡單的類比是當你用手電筒照在墻上時產生的圓形區域。手電筒越靠近墻壁,照明區域就越小。將手電筒從墻上移得越遠,區域就越大。紅外傳感器不產生光束,但它通過圓錐形的紅外能量測量目標發出的溫度。傳感器“看到”的目標區域由傳感器的光學器件以及目標與傳感器的距離決定。下圖是我們的一款具有 20:1 視場光學器件的紅外傳感器。該傳感器將測量距傳感器 19.7 英寸處 1.5 英寸點的溫度。目標離傳感器越近,面積越小,傳感器離目標越遠,面積越大。尺寸與距離之比是該傳感器的一個特定特性,稱為視野。其他傳感器可能具有相似或完全不同的視野。


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