Ir 和 Ftir 有什么区别？探索卓越的现代光谱技术

从本质上讲，FTIR 并非与 IR 不同的技术，而是一种执行 IR 的更优方法。真正的区别在于傅里叶变换红外 (FTIR) 光谱与较旧、较慢的色散红外光谱法。虽然两者都使用红外光来分析样品的分子结构，但 FTIR 同时收集所有光谱数据，而色散红外则逐个扫描每个波长。

本质区别在于仪器和数据采集。FTIR 光谱仪使用干涉仪同时测量所有频率，与使用单色仪顺序测量频率的传统色散仪器相比，在速度、灵敏度和准确性方面具有巨大优势。

什么是红外 (IR) 光谱？

红外 (IR) 光谱是一种探测分子振动的技术。当分子暴露于红外辐射时，其化学键会吸收能量并通过拉伸、弯曲或旋转而振动。

不同类型的键（如 C-H、O-H 或 C=O）在不同的特定频率下吸收光。光谱仪测量样品吸收了哪些频率的光。

吸光度与频率（或波数）的所得图谱是红外光谱。该光谱充当独特的“分子指纹”，使化学家能够识别样品中存在的官能团，并最终确定其化学特性。

“IR”和“FTIR”这两个术语都指相同的基本原理，但它们描述了用于收集数据的两代截然不同的仪器。

历史上，“红外光谱仪”是一种色散仪器。它使用棱镜或衍射光栅等组件将红外光物理分离成其组成频率，就像棱镜将白光分离成彩虹一样。

然后，狭窄的机械狭缝一次选择一个特定频率通过样品到达探测器。为了生成完整的光谱，光栅必须缓慢旋转以逐步扫描整个频率范围。这个过程通常很慢，需要几分钟，并且机械强度大。

FTIR 光谱仪用一种称为干涉仪的光学设备（最常见的是迈克尔逊干涉仪）取代了缓慢的色散组件（光栅和狭缝）。

干涉仪不是一次扫描一个频率，而是允许广泛的红外频率同时通过样品到达探测器。产生的原始信号，称为干涉图，是光强度与干涉仪内移动镜位置的复杂图谱。

这种原始干涉图不能作为光谱被人眼读取。然后，计算机对该信号应用一种称为傅里叶变换的数学运算。该算法立即将复杂的时域信号（干涉图）转换为熟悉的频域信号（吸光度光谱）。

FTIR 不仅仅是渐进式改进了色散红外；它通过克服其基本局限性，彻底革新了这项技术。这归因于三个关键优势。

由于所有频率都是同时测量的（多路复用原理），因此可以在大约一秒钟内完成一次完整的扫描。色散仪器需要那么长时间才能测量一个数据点。这种速度允许快速叠加多次扫描，从而显著提高数据质量。

色散仪器需要窄狭缝才能获得良好的光谱分辨率，这严重限制了到达探测器的光量（能量）。FTIR 仪器没有这样的狭缝，允许更高的光通量。这导致更强的信号和更好的信噪比，使 FTIR 成为分析弱样品或非常小样品的理想选择。

FTIR 仪器包含一个内部氦氖 (HeNe) 激光器作为光路的恒定参考。这确保了光谱的频率轴（x 轴）极其准确，并且在每次扫描和每台仪器之间都完美可重现。色散仪器的准确性较低，需要频繁重新校准。

对于研究、质量控制和法医学中的几乎所有现代应用，FTIR 是唯一使用的方法。速度、灵敏度和准确性方面的优势是如此压倒性，以至于色散红外仪器现在被认为已过时，不适用于通用分析。

主要的“权衡”是 FTIR 更复杂。它依赖于高精度光学设备（干涉仪），并且需要一台带有软件的计算机来执行傅里叶变换。然而，数十年的发展使现代 FTIR 光谱仪成为可靠、经济且易于使用的“黑匣子”系统。

如果您的主要关注点是现代化学分析：您将使用和讨论 FTIR。它是主导的、卓越的技术，对于当今大多数化学家来说，“IR 光谱”和“FTIR 光谱”可以互换使用，指代现代技术。
如果您的主要关注点是阅读较旧的科学文献（1980 年代之前）：请注意，标有“IR”的光谱几乎肯定是在较慢、准确性较低的色散仪器上收集的。
如果您的主要关注点是区分一般概念与仪器：使用“IR 光谱”来描述广泛的科学领域，使用“FTIR 光谱仪”来描述执行测量的现代仪器。

理解这种区别阐明了为什么现代化学鉴定依赖于傅里叶变换技术所提供的速度、灵敏度和精度。