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[红外发射管]发射管中的红外光谱是什么意思

日期:2022-12-02

红外光谱(IR 光谱)是处理电磁波谱的红外区域的光谱,即比可见光具有更长波长和更低频率的光。它涵盖了一系列技术,主要基于吸收光谱。与所有光谱技术一样,它可用于识别和研究化学品。使用此技术的常见实验室仪器是傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱仪。


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红外发射管一、电磁波谱

红外线部分通常分为三个区域;近红外、中红外和远红外,以它们与可见光谱的关系命名。更高能量的近红外,大约 14000-4000 cm -1(0.8-2.5 μm 波长)可以激发泛音或谐波振动。大约 4000-400 cm -1 (2.5-25 μm) 的中红外线可用于研究基本振动和相关的旋转振动结构。远红外线,大约 400-10 cm -1 (25-1000 μm),位于微波区域附近,能量低,可用于旋转光谱学。这些子区域的名称和分类是约定俗成的,只是松散地基于相关的分子或电磁特性。


红外发射管二、理论

红外光谱利用了分子吸收其结构特有的特定频率这一事实。这些吸收是共振频率,即吸收辐射的频率与振动的键或基团的频率相匹配。能量由分子势能面的形状、原子的质量和相关的电子振动耦合决定。特别地,在 Born-Oppenheimer 和谐波近似中,即当对应于电子基态的分子哈密顿量可以用平衡分子几何附近的谐振子来近似时,共振频率由对应于分子电子基态势能面。然而,共振频率可能首先与键的强度及其两端原子的质量有关。因此,振动频率可以与特定的键类型相关联。


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红外发射管三、振动模式

为了使分子中的振动模式具有“IR 活性”,它必须与永久偶极子的变化相关联。分子可以以多种方式振动,每种方式称为振动模式。线性分子具有 3N - 5 度的振动模式,而非线性分子具有 3N - 6 度的振动模式(也称为振动自由度)。例如,非线性分子 H 2 O 将具有 3 × 3 - 6 = 3 个振动自由度或模式。简单的双原子分子只有一个键和一个振动带。如果分子是对称的,例如 N 2,则在红外光谱中观察不到该带,而仅在拉曼光谱中观察到。不对称的双原子分子,例如 CO,在红外光谱中有吸收。更复杂的分子有更多的键,它们的振动光谱也相应地更复杂,即大分子在它们的红外光谱中有许多峰。


红外发射管四、光学视野和瞄准要测量的区域

所有红外温度传感器都具有光学视场,它定义了它测量的目标的大小。一个简单的类比是当你用手电筒照在墙上时产生的圆形区域。手电筒越靠近墙壁,照明区域就越小。将手电筒从墙上移得越远,区域就越大。红外传感器不产生光束,但它通过圆锥形的红外能量测量目标发出的温度。传感器“看到”的目标区域由传感器的光学器件以及目标与传感器的距离决定。下图是我们的一款具有 20:1 视场光学器件的红外传感器。该传感器将测量距传感器 19.7 英寸处 1.5 英寸点的温度。目标离传感器越近,面积越小,传感器离目标越远,面积越大。尺寸与距离之比是该传感器的一个特定特性,称为视野。其他传感器可能具有相似或完全不同的视野。


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