傅里叶变换红外光谱仪的新技术

傅里叶变换红外光谱仪新技术

一、动镜驱动方式

迈克尔逊干涉仪是傅里叶变换红外光谱仪的核心组成部件，其由干涉仪、动镜和定镜组成。在红外数据的采集过程中，动镜必须保持直线进行往复运动，并在移动过程中同FTIR的干涉仪内部的光轴保持非常高的精度。使用机械轴承和空气轴承的直接式的动镜驱动系统可以达到这一目的。灵活连接系统(日本之家FJS)是新出现的设计，有优秀的稳定性和精度，并且造价低廉。

1、空气轴承优点：使用非接触的结构，可以达到非常好的平滑度，并进行高精度控制，从而可以保持长时间的良好工作状态。

缺点：需要使用干燥空气，价格昂贵，并且造成了维护非常繁琐。

2、机械轴承

投机倒把行政处罚暂行条例优点：便宜。

缺点：使用转动轴承驱动。连接部分在长时间使用后发生磨损，造成精度的下降。

3、灵活连接系统(FlexibleJointSystem，FJS)

优点：使用平行四边形的连接结构。由于使用了非接触的结构，从而可以保持动镜驱动实现长时间的平滑、线性的操作。

如图1所示，章开沅FJS系统采用了平行四边形的结构。动镜连接在连接部上，连接部通过平行四边形的两个侧板同顶部连接，顶部是固定的。平行四边形的四个角是通过薄膜连接，可以自由弯曲。薄膜采用特殊材料，可以反复的弯折，保证了动镜驱动的长期稳定性。由于这些设计，动镜和连接部在运动过程中可以一直保持同顶部的平行，使非接触的线性平滑直线移动成为可能。

图1.FJS结构示意图

角反射镜也被设计用来将入射的反射光按照原光路返回。这个结构简单，并且具有

较强的抗振动性能。当反射镜在其直角位置产生了角度的偏差时，如图2a,该结构不会产生光路的偏差。但是，如果反射镜本身产生平移，则光路会发生偏差，如图2b。当角反射镜采用轴承驱动时，轴承位置的微小变化将不可避免的造成光路的偏差。而且，仪器开关等造成的热变化的也会影响光路。当光束关闭，光量改变，100%透过率线会低于基线，这在高波数范围内影响更加明显。

二、动态校准系统

FTIR中的干涉现象非常微妙，为了保证干涉仪在数据采集过程中的稳定性，需要非

常精密的校正。几秒的角度偏差都是不可容忍的。由于动镜移动过程中会产生微小的偏差，为了保证干涉的最佳状态，需要持续监控并动态校准干涉仪工作状态。

现代的FTIR采用He-Ne激光器。其发出的光，同红外光一样，经过干涉仪，并通过一系列的光电二极管接收记录干涉状态。当发现干涉状态下降时，会计算偏差的程度，并反馈相应的电信号给控制压电元件，控制定镜的角度，从而达到最佳的干涉状态。反馈的频率非常高，已经可以高达几千次每秒。

三、检测器的发展

DLATGS（DeuteratedL-AlanineTriglycineSulfate氘化L-丙氨酸硫酸三苷肽）是一种新型的高灵敏度热电检测器，它是在DTGS（DeuteratedTriglycineSulfate氘化硫酸三苷肽）中掺加了0.1%L-Alanine（L-丙氨酸）配重铁。热电材料在感受到的热量时会产生自极化，从而产生电荷，称为热电效应。热电效应同温度有关，在居里温度时，其热电系数最大，灵敏度最高；超过居里温度，热电效应消失，检测器被破坏oDLATGS的居里温度是61°C。新型的仪器，如岛津的IRPrestige-21和IRAffinity-1都采用了有温控单元的DLATGS检测器，保证了检测的高灵敏度和稳定性。

MCT检测器是一种量子检测器。南京广播学院MCT是mercurycadmiumtelluride的英文缩写。采用剖腹自杀Hg-Cd-Te半导体材料薄膜，又称光电导检测器。吸收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带，从而降低了半导体的电阻，产生信号。该检测器用于中红外及远红

外区，需冷至液氮温度(77K)以降低噪声。这种检测器比热电检测器灵敏，是唯一可以在中红外进行检测的量子检测器。InSb也是量子检测器，用在近红外分析中。

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