傅里葉紅外光譜儀是一種重要的分析儀器，廣泛應用于化學、生物、材料、醫藥等領域。傅里葉紅外光譜儀通過測量樣品對紅外光的吸收來確定樣品的組成和結構，其工作原理是基于分子存在的所有化學鍵都有特定的振動頻率，這些振動頻率可以與紅外光的波長匹配，因此分子吸收紅外光的特定頻率，從而產生峰位。本文將詳細描述傅里葉紅外光譜儀的原理、結構和工作流程。

一、傅里葉紅外光譜儀的結構

傅里葉紅外光譜儀由四個主要部分組成：光源、樣品室、干涉儀和檢測器。

1. 光源

光源通常是一種光束通過一段經過準直或聚光的膽甾徑向對稱管（HERAS），并通過一張寬帶濾波器（如KBr）來消除對紅外測量的干擾。

2. 樣品室

樣品室是用于放置樣品的光學室。樣品可以是固體、液體或氣體。由于紅外光有很強的吸收率，所以需要一定的樣品濃度才能測量。

3. 干涉儀

干涉儀是將光路分為兩條平行路徑，其中一條路徑被樣品帶過，而另一條路徑作為參考路徑，兩條路徑的光線在干涉儀中相交并產生干涉圖。干涉儀是傅里葉紅外光譜儀的核心部分，它是將整個光譜分為不同波長的最常用技術。

常見的干涉儀有光學和機械兩種類型。光學干涉儀使用兩個反射鏡，由于一個鏡子傾斜，允許樣品的路程通過一側的空氣。機械干涉儀使用一對單調的干涉和構造材料之間的光學路徑差（OPD），這反映了樣品中的光吸收和干涉。機械干涉儀對于樣品十分豐富的峰，在靜態或動態模式下都同樣適用。

4. 檢測器

檢測器用于測量干涉圖的強度。檢測器通常由光電二極管、半導體陣列或掃描儀器組成，并能夠精確地記錄干涉圖的強度。

二、傅里葉紅外光譜儀的工作原理

傅里葉紅外光譜儀的工作原理是利用樣品吸收紅外光的特點。一個分子圍繞其中的原子核振動時，會在紅外光譜的不同頻率區域吸收一定量的能量。由于不同化學鍵的振動頻率是唯一的，因此傅里葉紅外光譜儀可以用于確定分子中存在的化學鍵和它們的組合方式。

在傅里葉紅外光譜儀中，光通過光源發出，在樣品室中樣品吸收部分光線，而另一部分組成參考光，兩者重新相交并進入干涉儀，繼而經過檢測器進行信號檢測。這些信號信號由計算機進行處理并顯示在傅里葉變換儀上，形成一條紅外光譜圖。

三、傅里葉紅外光譜儀的工作流程

傅里葉紅外光譜儀是由計算機和控制器控制的自動化精密儀器，其工作流程主要包括以下步驟：

1. 樣品的制備和放置：樣品準備包括樣品的制備和樣品的放置。樣品必須保證在紅外光的波長范圍內具有吸收帶，以便進行光譜檢測。樣品也必須保證在檢測過程中能夠保持穩定和均勻。

2. 光路的校正：在每次檢測之前，必須校正光路，以確保獲得精確和可靠的測量結果。

3. 獲取紅外光譜：樣品已經放置在樣品室中，光在樣品室中通入樣品，分為反射光和干涉光，在檢測器中測量信號強度。使用計算機將信號轉換為數據處理并獲得紅外光譜。這個過程通常需要幾秒鐘的時間。

4. 解釋數據：獲得紅外光譜之后，必須解釋譜線，以了解樣品的分子構成和結構。紅外光譜學家通過比對標準庫中的譜線確定樣品的化學特征。

5. 結論和報告：通過解釋紅外光譜并對結果進行分析和比較，可以得出結論，并撰寫相應的報告。

總之，傅里葉紅外光譜儀是一種強大的工具，可用于確定物質的結構和組成。它具有高靈敏度、高精度和高分辨率的優點，被廣泛應用于各種領域，如化學、生命科學、材料科學和藥學等。