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分析仪器使用与维护丛书——傅里叶变换红外光谱仪 - 翁诗甫

上一篇 / 下一篇 2008-05-01 00:37:38

出版日期:2005年7月
前言
从20世纪70年代到现在的30多年中，傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）发展非常迅速，FTIR光谱仪的更新换代很快。现在世界上许多生产FTIR光谱仪的公司，每3～５年就推出新型号FTIR光谱仪。随着傅里叶变换红外光谱技术的不断发展，红外光谱仪附件也在不断地发展，不断地更新换代。新的、先进的红外光谱仪附件的出现，使红外光谱仪附件的功能不断地扩大，性能不断地提高，使红外光谱技术得到更加广泛的应用。
我国从20世纪70年代就开始从国外引进傅里叶变换红外光谱仪。进入80年代，开始大批量引进FTIR光谱仪。80年代中后期，北京瑞利分析仪器公司（北京第二光学仪器厂）引进美国Analect仪器公司的FTIR技术，开始生产FTIR光谱仪。到2004年为止，我国FTIR光谱仪的保有量已经达到3000台左右。FTIR光谱仪遍布我国高等院校、科研机构、厂矿企业和各个分析测试部门，在教学、科研和分析测试中发挥着越来越重要的作用。
红外光谱属于分子光谱，分子光谱是四大谱学之一。红外光谱和核磁共振光谱、质谱、紫外光谱一样，是确定分子组成和结构的有力工具。根据未知物红外光谱中吸收峰的强度、位置和形状，可以确定该未知物分子中包含有哪些基团，从而推断该未知物的结构。
红外光谱分析技术的优点是灵敏度高、波数准确、重复性好。红外光谱可以分析超薄薄膜（纳米级）样品，利用红外光谱附件（如红外显微镜）可以分析微克级，甚至纳克级的样品。
红外光谱可以用于定性分析，也可以用于定量分析，还可以对未知物进行剖析。红外光谱应用范围非常广泛，可以说，对于任何样品，都可以得到一张红外光谱。对固体、液体或气体样品，对单一组分的纯净物和多种组分的混合物都可以用红外光谱法测定。红外光谱可以用于有机物、无机物、聚合物、配位化合物的分析，也可用于复合材料、木材、粮食、饰物、土壤、岩石、各种矿物、包裹体等的分析。因此，红外光谱是教学、科研领域必不可少的分析技术，在化工、冶金、地矿、石油、煤炭、医药、环境、农业、海关、宝石鉴定、文物、公检法等部门得到广泛的应用。
本书作者在北京大学红外光谱实验室从事红外谱学基础研究和分析测试工作已有26载。20多年来，红外光谱实验室的全体老师和研究生在红外光谱的教学、科研和分析测试工作中积累了十分丰富的经验。本书虽然由作者执笔，但内容却是全体同仁智慧的结晶。在本书书写过程中，作者与北京大学徐光宪院士、吴瑾光教授、尼高力仪器公司维修工程师经理杨健同志进行许多有益的讨论。徐光宪院士审阅了本书中有关理论部分的书稿，吴瑾光教授对全部书稿进行了逐字审阅，杨健同志审阅了本书第2、3、6、7、10章的书稿。他们对书稿提出了许多宝贵的修改意见。在此向他们表示衷心的感谢!
由于本书编写时间所限，加之作者理论水平有限，书中不妥或错误之处在所难免，祈请读者不吝批评和指正。

翁诗甫
于北京大学化学学院分析仪器使用与维护丛书——傅里叶变换红外光谱仪目录
目录
第1章红外光谱的基本概念
11分子内部的能级
12分子的转动光谱
121转动能级
122转动频率
13分子的纯振动光谱
131双原子分子的伸缩振动
132多原子分子的振动
14分子的振转光谱
15振动模式
151伸缩振动
152弯曲振动
16倍频峰
17合（组）频峰
18振动耦合
181伸缩振动之间的耦合
182伸缩振动和弯曲振动之间的耦合
183弯曲振动之间的耦合
19费米共振
110诱导效应
111共轭效应
1111ππ共轭效应
1112pπ共轭效应
1113超共轭效应
112氢键效应
113稀释剂效应
114基团频率和指纹频率
1141基团频率
1142指纹频率
第2章傅里叶变换红外光谱学的基本原理
21单色光干涉图和基本方程
22二色光干涉图和基本方程
23多色光和连续光源的干涉图和基本方程
24红外光谱仪器的分辨率
25红外光谱仪器最高分辨率的测定方法
26干涉图数据的采集
27干涉图数据的采集方式
271单向采集数据方法
272双向采集数据方法
273动镜移动方式
28分辨率与傅里叶变换数据点数目的关系
29切趾（变迹）函数
210相位校正
2101干涉图数据点采集漂移引起相位误差
2102干涉图的余弦分量相位滞后引起相位误差
211噪声和信噪比
2111傅里叶变换红外光谱的噪声
2112傅里叶变换红外光谱的信噪比SNR
第3章傅里叶变换红外光谱仪
31FTIR光谱仪的基本组成
311红外光学台
312计算机
32FTIR光谱仪的光学系统
321红外光源
322光阑
323干涉仪
324检测器
第4章红外光谱样品制备和测试技术
41固体样品的制备和测试
411压片法
412糊状法
413薄膜法
42液体样品的制备和测试
421液池窗片材料
422液池种类
423纯有机液体样品光谱的测试
424有机溶液样品光谱的测试
425水和重水溶液样品光谱的测试
43超薄样品的测试
44气体样品的测试
第5章红外光谱数据处理技术
51红外光谱的表示方法
511纵坐标的变换
512横坐标的变换
52基线校正
53光谱差减
531背景扣除法
532吸光度光谱差减法
54光谱归一化、乘谱和加谱
541光谱归一化
542乘谱
543加谱
55生成直线
56改变光谱数据点间隔和填充零
561改变光谱数据点间隔
562填充零
57光谱平滑
58导数光谱
581一阶导数光谱
582二阶导数光谱
583四阶导数光谱
59傅里叶退卷积光谱
第6章红外光谱仪附件
61红外显微镜
611红外显微镜的种类、原理和结构
612红外显微镜的附件
613红外显微镜的使用技术
62傅里叶变换拉曼光谱附件
621傅里叶变换拉曼附件的结构
622拉曼光谱和红外光谱的区别
623FTRaman光谱的应用
624FTRaman光谱测试技术
625FTRaman光谱的波数校正
63气红联用附件
631气红联用接口
632样品的测定和分析
64漫反射附件
641漫反射附件的工作原理
642漫反射附件的种类
643漫反射附件的使用技术
65衰减全反射附件
651ATR附件工作原理
652水平ATR（HATR）附件
653可变角ATR附件
654圆形池ATR附件
655单次反射ATR附件
66镜面反射（掠角反射）附件
661镜面反射（掠角反射）附件工作原理
662镜面反射附件的种类
663镜面反射附件使用技术
67红外偏振器
671偏振光
672红外偏振器
673偏振红外光谱原理
674红外偏振器的使用技术
68变温红外光谱附件
681液氦温度红外光谱附件
682液氮温度红外光谱附件
683变温红外光谱附件
684变温红外光谱的应用
69红外光纤附件
691中红外光纤附件
692近红外光纤附件
610光声光谱附件
611高压红外光谱附件
612样品穿梭器附件
613样品振荡器附件
第7章远红外光谱和近红外光谱简介
71远红外光谱简介
711仪器配置
712远红外光谱样品制备技术
713影响远红外光谱测量的因素
714远红外光谱的应用
72近红外光谱简介
721仪器配置
722近红外光谱的特点
723近红外光谱测试技术
第8章基团的振动频率分析
81碳氢振动
811CH3振动
812CH2振动
813CH振动
82碳碳振动
821C≡C伸缩振动
822CC伸缩振动
823C—C伸缩振动
83碳氧振动
831CO3振动
832CO2振动
833CO振动
84碳氮振动
841C≡N伸缩振动
842CN伸缩振动
843C—N伸缩振动
85氧氢振动
851OH伸缩振动
852COH面内弯曲振动
853COH面外弯曲振动
854H2O和D2O的有关振动
86氮氢振动
861NH4振动
862NH3振动
863NH2振动
864NH振动
87氮氧振动
871NO3振动
872NO2伸缩振动
873NO伸缩振动
88硫的有关振动
881SO4振动
882SO3振动
883SO2和SO伸缩振动
88４硫氢、硫氧和硫碳伸缩振动
89磷的有关振动
891PO伸缩振动
892P—O伸缩振动
893P—OH伸缩振动
894P—H伸缩振动
895P—C伸缩振动
896P—F伸缩振动
897P—Cl伸缩振动
898PS伸缩振动
810卤素的有关振动
8101C—F伸缩振动
8102C—Cl伸缩振动
8103C—Br和C—I伸缩振动
811硅的有关振动
8111硅氢伸缩振动
8112硅碳伸缩振动
8113硅氧伸缩振动
8114硅氮伸缩振动
812无机化合物的有关振动
8121中性分子的振动频率
8122简单无机盐的振动频率
8123复杂阴离子的振动频率
8124金属氧化物的振动频率
第9章红外光谱的定量分析和未知物的剖析
91红外光谱的定量分析
911朗伯比耳定律
912峰高和峰面积的测量
913曲线拟合法测量峰高和峰面积
914固体混合样品的定量分析
915有机液体混合物的定量分析
916高分子共聚物和共混物的定量分析
917有机溶剂中溶解固体溶质混合物的定量分析
918同系物多组分的定量分析
92未知物的红外光谱剖析
921固体未知物样品的剖析
922液体未知物样品的剖析
923聚合物未知样品的剖析
第10章红外光谱仪的保养和维护
101红外仪器的安装
1011安装条件
1012仪器验收
102红外光谱仪的日常管理和维护
103红外光谱仪常见故障的处理
104红外光谱仪档案资料的建立和保管
附录有机化合物基团振动频率表
主要参考文献本书可供教学、科研、厂矿企业、分析测试部门从事红外光谱分析测试的工作者学习参考，也可作为高等院校与红外光谱相关的各学科教师、研究生和本科生的教学或参考用书。分析仪器使用与维护丛书——傅里叶变换红外光谱仪内容介绍:
本书是《分析仪器使用与维护丛书》之一。
本书系统地介绍了红外光谱的基本概念、傅里叶变换红外光谱学的基本原理、傅里叶变换红外光谱仪的结构、红外光谱样品的制备和测试技术、红外光谱数据处理技术、红外附件原理和使用技术、基团的振动频率分析、红外光谱的定量分析和未知物的剖析以及红外光谱仪的保养和维护技术。
本书可供教学、科研、厂矿企业、分析测试部门从事红外光谱分析测试的工作者学习参考，也可作为高等院校与红外光谱相关的各学科教师、研究生和本科生的教学或参考用书。
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