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傅里葉變換紅外光譜檢測

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發(fā)布時間：2025-08-07 20:37:48 更新時間：2025-08-06 20:37:48

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作者：中科光析科學技術研究所檢測中心

傅里葉變換紅外光譜（FTIR）檢測是一種先進的分析技術，基于紅外光譜學原理，利用傅里葉變換數(shù)學方法將樣品的紅外吸收信號轉(zhuǎn)換為可讀的光譜圖。這項技術通過測量樣品對不同波長紅外光的吸收特性，揭示其化學成分、分子結(jié)構(gòu)和官能團信息，廣泛應用于材料科學、化學工業(yè)、生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、制藥和食品安全等領域。其核心優(yōu)勢在于高靈敏度（可檢測微量成分）、快速分析（通常在幾秒內(nèi)完成）、非破壞性（樣品無需破壞即可分析）以及廣泛的適用性（可處理固體、液體和氣體樣品）。自20世紀60年代發(fā)展以來，F(xiàn)TIR技術已從大型實驗室儀器向便攜式和微型化設備演進，結(jié)合軟件自動化處理，顯著提升了檢測效率和精度，成為現(xiàn)代分析化學中不可或缺的工具。

檢測項目

FTIR檢測涵蓋多種項目，主要用于化合物鑒定、功能基團分析、污染物監(jiān)測和材料表征。常見檢測項目包括：有機物鑒定（如石油化工產(chǎn)品中的烴類或有機溶劑）；聚合物材料分析（如塑料的分子鏈結(jié)構(gòu)、交聯(lián)度或降解程度）；環(huán)境污染物檢測（如水或土壤樣品中的重金屬離子、揮發(fā)性有機化合物或微塑料）；制藥成分分析（如藥物活性成分的純度、晶型變化或雜質(zhì)含量）；以及生物樣品表征（如蛋白質(zhì)、核酸或細胞膜的分子構(gòu)象）。這些項目廣泛應用于質(zhì)量控制、研發(fā)和合規(guī)性測試中，幫助識別未知樣品或監(jiān)控生產(chǎn)工藝。

檢測儀器

FTIR檢測的核心儀器是傅里葉變換紅外光譜儀，主要由光源系統(tǒng)、干涉儀、樣品倉、檢測器和數(shù)據(jù)處理單元組成。光源通常使用中紅外區(qū)的白熾燈或激光器，產(chǎn)生紅外輻射；干涉儀（如邁克爾遜干涉儀）是關鍵組件，將輻射分解為干涉圖；樣品倉設計為模塊化結(jié)構(gòu)，支持透射模式、反射模式或衰減全反射（ATR）附件；檢測器采用氘化三甘氨酸硫酸鹽（DTGS）或汞鎘碲化物（MCT）等類型，以高靈敏度捕捉信號；數(shù)據(jù)處理單元包括計算機和專用軟件（如OMNIC或GRAMS），執(zhí)行傅里葉變換、光譜擬合和數(shù)據(jù)庫比對?，F(xiàn)代儀器常集成自動進樣器、溫度控制模塊和便攜式設計，以滿足不同規(guī)模實驗室和現(xiàn)場檢測需求。

檢測方法

FTIR檢測方法主要包括樣品制備、光譜采集和數(shù)據(jù)分析三個步驟。樣品制備根據(jù)樣品類型選擇合適技術：固體樣品常用壓片法（與溴化鉀混合壓制成透明片）或ATR法（直接接觸晶體表面）；液體樣品采用液池透射或蒸發(fā)涂膜法；氣體樣品則需專用氣室。光譜采集時，儀器掃描產(chǎn)生干涉圖，通過傅里葉變換算法將其轉(zhuǎn)換為紅外光譜圖（橫軸為波數(shù)，單位cm?1）。數(shù)據(jù)分析包括基線校正、吸收峰識別（如C-H伸縮峰在2900 cm?1附近）和光譜比對（參考標準庫如NIST或商業(yè)數(shù)據(jù)庫）。針對不同應用，可選透射法、反射法或ATR模式，后者特別適合高吸收樣品。整個過程強調(diào)標準化操作，如背景扣除和環(huán)境溫濕度控制。

檢測標準

FTIR檢測需遵循嚴格的國際和行業(yè)標準，以確保結(jié)果的可比性、準確性和可追溯性。關鍵標準包括：ISO標準如ISO 18280（塑料中雜質(zhì)的紅外光譜檢測方法）和ISO 18841（環(huán)境樣品中揮發(fā)性有機物的FTIR分析）；ASTM標準如ASTM E1252（紅外光譜定量分析通用指南）和ASTM D5477（聚合物材料的FTIR表征）；此外，EPA方法如8270C（環(huán)境污染物檢測）和藥品領域的USP <761>（藥物晶型測試規(guī)范）。這些標準規(guī)定了儀器校準（使用聚苯乙烯薄膜等標準樣品）、樣品處理流程、數(shù)據(jù)報告格式（包括光譜分辨率和信噪比要求），以及質(zhì)量控制措施，如定期性能驗證和參與實驗室間比對計劃。