光柵紅外光譜儀的原理
記錄式光柵紅外光譜儀,多采用雙光束光學(xué)自動(dòng)平衡原理。具體原理為:由光源S發(fā)出的兩束光經(jīng)兩對(duì)對(duì)稱的反射鏡M1M2和M3M4獲得兩束強(qiáng)度相同的平行光束,分別通過(guò)樣品池和參比池,兩束光經(jīng)M5和M6反射鏡改變方向。
當(dāng)切光器處于圖上顯示的位置時(shí),經(jīng)反射鏡M5反射的樣品光被切光器擋住,而經(jīng)反射鏡M6反射的參比光束,則被切光器上的反射面反射到反光鏡M7,經(jīng)濾光調(diào)節(jié)器F、狹縫S1、反射鏡M8、M9到光柵G。經(jīng)光柵分光后,通過(guò)反射鏡M9聚焦后進(jìn)入檢測(cè)器,然后送入放大器,放大后進(jìn)入記錄系統(tǒng),得到光譜圖。
切光器勻速轉(zhuǎn)動(dòng),樣品和參比光束交替進(jìn)入檢測(cè)器,檢測(cè)器出現(xiàn)的是脈沖信號(hào),經(jīng)放大器放大后通過(guò)伺服系統(tǒng)進(jìn)行記錄。
當(dāng)樣品和參比光路均為空光束,或兩光束光路吸收相同時(shí),檢測(cè)器上沒(méi)有信號(hào)產(chǎn)生。當(dāng)有樣品并吸收紅外光時(shí),則達(dá)到檢測(cè)器的樣品光束減弱,兩光束不平衡,檢測(cè)器上就有信號(hào)產(chǎn)生。信號(hào)經(jīng)放大后,驅(qū)動(dòng)衰減器(梳狀光欄或雙向剪式光欄),則衰減參比光路的光束,直到參比光束到達(dá)檢測(cè)器上的強(qiáng)度和樣品光路光束到達(dá)檢測(cè)器的強(qiáng)度相等為止,這就是雙光束光路中的“光學(xué)零位自動(dòng)平衡系統(tǒng)”。衰減器和記錄筆屬于同一驅(qū)動(dòng)裝置。當(dāng)衰減器驅(qū)動(dòng)直到平衡時(shí),記錄筆也停止記錄。當(dāng)記錄筆隨樣品吸收情況而移動(dòng)時(shí),光柵也按一定速度運(yùn)動(dòng)。于是,到達(dá)檢測(cè)器上的入射光波數(shù)將隨之變化,記錄紙與光柵同步運(yùn)動(dòng),這樣就可以繪出吸收強(qiáng)度隨波數(shù)變化的紅外光譜圖。在雙光束紅外光譜儀中,由于采用這種光學(xué)零位法,消除了來(lái)自光源波動(dòng)和檢測(cè)器的影響,以及大氣中水和二氧化碳等對(duì)測(cè)量的干擾。光柵紅外光譜配置有微型計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)進(jìn)行儀器的操作、控制、譜圖的處理(平滑、差譜、導(dǎo)數(shù)、坐標(biāo)變換、零點(diǎn)校正等)以及定量分析、譜圖檢索等均達(dá)到較完善的程度。目前雖然已進(jìn)入干涉分光傅里葉變換紅外光譜儀器時(shí)代,但還有大量光柵儀器仍在使用之中。