主頁(yè)（http://www.by236.com）：付里葉變換紅外光譜技術(shù)在安全中的應(yīng)用 【中國(guó)集群通信網(wǎng)】系統(tǒng)組成、工作原理及類(lèi)型 由近代光學(xué)得知，透鏡的相位變換作用使它具有獨(dú)特的付里葉變換功能，根據(jù)菲涅耳衍射原理，把一個(gè)二維光學(xué)圖像置于一個(gè)凸透鏡的前焦面上，并用垂直入射的單色相干光照明時(shí)，可在透鏡的后焦面上得到該圖像的準(zhǔn)確的付里葉頻譜。這說(shuō)明，利用透鏡可以用光學(xué)手段方便地實(shí)現(xiàn)二維圖像的付里葉變換。 實(shí)際上，圖像并非一定要置于透鏡的前焦面上才能得到它的付里葉頻譜，只要將它置于透鏡前任一離焦位置，甚至是置于透鏡后，都可在透鏡的后焦面上得到該圖像的付里葉頻譜。這與圖像置于透鏡的前焦面上的差別，僅僅是附加了一個(gè)與位置有關(guān)的相位因子，一般并不會(huì)改變付里葉頻譜的總體強(qiáng)度分布。 系統(tǒng)組成 付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)如圖1所示。它主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈)、邁克爾遜干涉儀、檢測(cè)器、放大濾光、微型計(jì)算機(jī)和記錄儀等組成。 系統(tǒng)的核心部分是邁克爾遜干涉儀，它由光源、互相垂直排列的定鏡與動(dòng)鏡，以及與動(dòng)鏡、定鏡成45度的光束分裂器、檢測(cè)器等部件組成。 系統(tǒng)工作原理 系統(tǒng)的工作原理是，經(jīng)邁克爾遜干涉儀將樣品的信號(hào)以干涉圖的形式(檢測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)放大濾光、模數(shù)轉(zhuǎn)換)，送往微型計(jì)算機(jī)去進(jìn)行付里葉變換的數(shù)據(jù)處理，并進(jìn)行定性與定量分析，計(jì)算機(jī)將處理與分析的結(jié)果輸出，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后將干涉圖還原成光譜圖輸出來(lái)。 系統(tǒng)類(lèi)型 付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)通常也分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩類(lèi)： 主動(dòng)式就是在待測(cè)對(duì)象兩端分別放置紅外輻射源和付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)，以測(cè)量待測(cè)對(duì)象對(duì)紅外輻射源發(fā)出的紅外光的吸收光譜，然后對(duì)其進(jìn)行定性與定量分析而得出結(jié)果。這種主動(dòng)式的特點(diǎn)是，具有較高的靈敏度，且受背景影響較小。 被動(dòng)式是使用付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)，直接遙測(cè)待測(cè)對(duì)象的自輻射的紅外光譜，然后再對(duì)其進(jìn)行定性與定量的分析而得出結(jié)果。這種被動(dòng)式的特點(diǎn)是，使用方便，并且可進(jìn)行流動(dòng)測(cè)定。
系統(tǒng)特點(diǎn) 付里葉變換紅外光譜技術(shù)是用于測(cè)量材料的紅外吸收和發(fā)射的主要方法，它所組成的檢測(cè)系統(tǒng)具有很多特點(diǎn)： 1、掃描速度極快：付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)，在整個(gè)掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信息，一般只要1秒左右，因此它可用于測(cè)定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型紅外光譜系統(tǒng)，只能在任一瞬間觀測(cè)一個(gè)很窄的頻率范圍，它一次完整的掃描時(shí)間，通常需要8秒、15秒、甚至30秒等。 2、分辨力很高：一般，付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)的分辨力達(dá)0.1-0.005/cm;而一般棱鏡型的儀器的分辨力在1000/cm處有0.3/cm;光柵型的紅外光譜儀的分辨力也只有0.2/cm。 3、靈敏度高：由于付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)不用狹縫和單色器，且反射鏡面又大，因而能量損失小，所以到達(dá)檢測(cè)器的能量大，靈敏度高，可檢測(cè)到1×10-8g數(shù)量級(jí)的樣品。 4、光譜范圍寬：付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)的光譜范圍寬，一般在1000到10/cm。并且，利用多重濾光片，允許由單臺(tái)付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)同時(shí)分析幾種樣品。 5、檢測(cè)精度高：付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)能提供較大的光譜通過(guò)量，可把更多的紅外能量傳送到探測(cè)器上。這將把紅外頻率指向探測(cè)器，把探測(cè)器噪聲均勻地分配在整個(gè)光譜上。其檢測(cè)精度高，檢測(cè)的重復(fù)性可達(dá)0.1%。 6、抗干擾能力強(qiáng)：付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，受雜散光干擾小。即使是主動(dòng)式付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)，也受背景影響較小。并且樣品也不會(huì)受到紅外聚焦而產(chǎn)生熱效應(yīng)的影響。 7、使用方便：付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)使用方便，尤其被動(dòng)式系統(tǒng)是直接遙測(cè)待測(cè)對(duì)象的自輻射的紅外光譜，更方便進(jìn)行流動(dòng)測(cè)定。 在安全中的應(yīng)用 可進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè) 人的生活環(huán)境的好壞，是人的生命安全的重要部分。因此，要注意對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，以便隨時(shí)采取措施使之有利于人的生存環(huán)境。而現(xiàn)代光學(xué)中的付里葉變換紅外光譜法，是進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)的一種有效的好方法。 1、對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè) 當(dāng)前，全世畀面臨著全球變暖、臭氧層破壞、酸雨三大環(huán)境問(wèn)題。對(duì)這種環(huán)境問(wèn)題的研究，不僅需要大量的人力、物力與財(cái)力，還需要靈敏的能監(jiān)測(cè)污染物的設(shè)備，以定量測(cè)定工業(yè)污染源和非點(diǎn)源排放的污染物。而付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)為遙感測(cè)定大氣中的污染物提供了有效、準(zhǔn)確、靈敏、方便的監(jiān)測(cè)手段。它與常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法相比，不需要進(jìn)行采樣、樣品前處理、實(shí)驗(yàn)室分析，便可直接對(duì)污染源進(jìn)行無(wú)損、無(wú)干擾、無(wú)影響地連續(xù)測(cè)定。 由于付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)采用非色散光譜技術(shù)，同時(shí)能夠測(cè)量很寬的紅外波段范圍，因而可測(cè)定多組分的污染物，以及污染物的輸送、擴(kuò)散和變化情況。此外，因?yàn)闇y(cè)量距離遠(yuǎn)，范圍較大，可以測(cè)定一定范圍內(nèi)的一些污染物的總量。尤其在大氣光化學(xué)反應(yīng)、污染物的示蹤實(shí)驗(yàn)等方面，不論是地面還是高空測(cè)量，它都是一種經(jīng)濟(jì)和技術(shù)均可行的方法。 如對(duì)煉油廠煙囪頂進(jìn)行約1.4Km的遠(yuǎn)距離長(zhǎng)光程紅外吸收測(cè)定。測(cè)出的污染物有丙烯、乙烯、己烷、二氧化硫、甲醇等不同的濃度。又如對(duì)水泥廠燒結(jié)窯排放氣體用約2Km的長(zhǎng)光程吸收法測(cè)量(排放氣體溫度400K)，測(cè)出不同濃度的氨、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫、氯化氫、氟化氫、甲醛等污染物。 此外，甲烷是一種對(duì)全球變暖作用顯著的重要?dú)怏w，而人為排放的甲烷大部分來(lái)自垃圾填埋場(chǎng)。利用付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)，可測(cè)定垃圾填埋場(chǎng)甲烷等的濃度值。 2、對(duì)水環(huán)境的監(jiān)測(cè) 水體中的有機(jī)污染物種類(lèi)繁多、含量低、變化大，使用常規(guī)的紅外光譜法測(cè)定會(huì)遇到很大的困難。而使用付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)測(cè)定水體中的有機(jī)污染物，可取得良好的效果。 通常，使用親酯性鍍硅膜的內(nèi)反射組件(SRE)為付里葉變換紅外光譜系統(tǒng)中可更換的探測(cè)器，可測(cè)定水中的污染物。實(shí)際上是將這種由純凈的十八烷基三氯硅烷制成的親酯鍍硅膜探測(cè)器，安裝在有多層光導(dǎo)晶體的反射池中即可進(jìn)行測(cè)定。其測(cè)定結(jié)果表明，不論是理論上還是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，都確認(rèn)了被安裝在多層光導(dǎo)晶體上的探測(cè)器，可以測(cè)定水中的正己烷等有機(jī)污染物。
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