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紅外光譜特性檢測

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發(fā)布時間：2025-08-18 08:31:59 更新時間：2025-08-17 08:31:58

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

紅外光譜特性檢測：原理、儀器、方法與標(biāo)準(zhǔn)解析

紅外光譜特性檢測是一種基于物質(zhì)對紅外輻射吸收特性的分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、化學(xué)、制藥、環(huán)境監(jiān)測和食品安全等領(lǐng)域。其基本原理是：當(dāng)紅外光照射到物質(zhì)分子上時，分子中的化學(xué)鍵會發(fā)生振動或轉(zhuǎn)動，這些振動模式對應(yīng)特定的紅外吸收頻率，從而在光譜圖上形成特征吸收峰。通過分析這些吸收峰的位置、強度和形狀，可以推斷出分子的官能團(tuán)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)的純度和相態(tài)信息。紅外光譜檢測具有非破壞性、快速、高靈敏度和可重復(fù)性強等優(yōu)點，尤其適用于聚合物、有機化合物、藥物成分和無機材料的定性與定量分析。隨著現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展，紅外光譜技術(shù)已從傳統(tǒng)的透射式傅里葉變換紅外光譜（FTIR）發(fā)展到衰減全反射（ATR）、顯微紅外、成像紅外等先進(jìn)模式，極大地拓展了其應(yīng)用范圍。在實際檢測中，選擇合適的檢測項目、儀器設(shè)備、檢測方法及遵循相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，是確保分析結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

主要檢測項目

紅外光譜特性檢測的主要項目包括但不限于：官能團(tuán)識別、化合物結(jié)構(gòu)鑒定、聚合物類型區(qū)分、藥物成分分析、涂層與薄膜成分分析、污染物檢測、材料老化程度評估以及混合物組成定量分析。例如，在制藥行業(yè)中，紅外光譜常用于原料藥（API）的真?zhèn)舞b別與純度檢測；在工業(yè)領(lǐng)域，可用于分析塑料制品的種類和添加劑成分；在環(huán)境監(jiān)測中，可檢測大氣或水樣中的有機污染物如多環(huán)芳烴（PAHs）或揮發(fā)性有機物（VOCs）。

常用檢測儀器

目前用于紅外光譜特性檢測的主要儀器包括：傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）、衰減全反射紅外光譜儀（ATR-FTIR）、顯微紅外光譜儀、便攜式紅外光譜儀和紅外成像系統(tǒng)。FTIR是當(dāng)前主流設(shè)備，具有高分辨率、寬波數(shù)范圍和快速掃描能力；ATR-FTIR適用于固體、液體和半固體樣品的直接檢測，無需復(fù)雜前處理；顯微紅外光譜儀可對微米級樣品進(jìn)行局部分析，常用于生物組織切片或材料微區(qū)成分分析；便攜式儀器則適用于現(xiàn)場檢測，如危險品識別或現(xiàn)場執(zhí)法；紅外成像系統(tǒng)可實現(xiàn)大面積樣品的快速成像與成分分布分析，廣泛用于質(zhì)量控制與材料缺陷檢測。

典型檢測方法

常見的紅外光譜檢測方法包括：透射法、ATR法、漫反射法、反射法和顯微光譜法。透射法適用于透明或薄片樣品，通過將樣品置于紅外光路中進(jìn)行檢測；ATR法利用全反射原理，使紅外光在晶體與樣品接觸面多次反射，實現(xiàn)表面信息的高靈敏度采集，特別適合不透明或難處理的樣品；漫反射法適用于粉末或粗糙表面樣品，通過收集散射光信號進(jìn)行分析；反射法用于金屬或高反射材料的表面檢測；顯微光譜法則結(jié)合顯微鏡與紅外光譜，實現(xiàn)對微小區(qū)域的化學(xué)成分分析。此外，結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法（如主成分分析PCA、偏最小二乘法PLS）可進(jìn)一步提高定量分析的準(zhǔn)確性。

相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)

紅外光譜檢測需遵循一系列國際、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保檢測結(jié)果的可比性和權(quán)威性。常用標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO 16656（化學(xué)分析—紅外光譜法—樣品制備與數(shù)據(jù)處理）、ASTM E168（紅外光譜法的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法）、GB/T 29608-2013《傅里葉變換紅外光譜儀通用技術(shù)條件》、GB/T 31416-2015《藥品紅外光譜測定法》以及美國藥典（USP）通則<197>和<198>中關(guān)于紅外光譜在藥品鑒別中的應(yīng)用規(guī)定。此外，對于特定行業(yè)，如航空航天材料、電子元器件、食品包裝等，還存在專門的行業(yè)檢測規(guī)范。在實施檢測前，應(yīng)根據(jù)樣品類型、檢測目的和應(yīng)用領(lǐng)域，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確保檢測流程的規(guī)范性和結(jié)果的有效性。