漲知識(shí)：紅外光譜儀使用的12個(gè)疑問

自1940年商品紅外光譜儀問世以來，在有機(jī)化學(xué)研究中得到的應(yīng)用。到70年代，傅立葉變換紅外光譜 (FTIR) 實(shí)驗(yàn)進(jìn)入現(xiàn)代化學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室，成為結(jié)構(gòu)分析的重要工具。它以高敏度、高分辨率、掃描、聯(lián)機(jī)操作和計(jì)算機(jī)化的面貌使的紅外光譜再獲。





紅外光譜作為結(jié)構(gòu)分析的重要工具，如何衡量紅外光譜性能？紅外光譜信噪比如何測(cè)定？對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有哪些要求？什么樣的譜圖才算是一張好譜圖？紅外光譜操作中如何護(hù)？請(qǐng)看下文！



怎么進(jìn)行紅外光譜的定量分析和定性分析



紅外光譜定性分析：

一般采用三種方法：用已知標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)照、標(biāo)準(zhǔn)譜圖查對(duì)法和直接譜圖解析法。

1. 已知物對(duì)照應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)品和被檢物在相同的條件下，分別繪制紅外光譜圖進(jìn)行對(duì)照，譜圖相同則為同一化合物。

2. 標(biāo)準(zhǔn)譜圖查對(duì)法是一種直接、的方法。在用未知物譜圖查對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖時(shí)，須注意：測(cè)定所用儀器與繪制標(biāo)準(zhǔn)譜圖的在分辨率和精度上的差別，可能導(dǎo)致某些峰細(xì)微結(jié)構(gòu)的差別；未知物與標(biāo)準(zhǔn)譜圖的測(cè)定條件須，否則譜圖會(huì)出現(xiàn)很大差別；須注意引入雜質(zhì)吸收帶的影響。如KBr壓片可能吸水而引入水吸收帶等。

3. 對(duì)于未知化合物，可按照如下步驟解析譜圖：先從特征頻率區(qū)入手，找出化合物含有的主要官能團(tuán)；指紋區(qū)分析，進(jìn)一步找出官能團(tuán)存在的依據(jù)；仔細(xì)分析指紋區(qū)譜帶位置、強(qiáng)度和形狀，確化合物的可能結(jié)構(gòu)；對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖，配合其他鑒定手段，進(jìn)一步驗(yàn)證。



紅外光譜定量分析：

選取合的定量吸收峰，測(cè)定吸收峰的吸光度，依據(jù)朗佰-比爾定律，計(jì)算待測(cè)組分含量。



如何衡量和評(píng)價(jià)紅外光譜性能



信噪比是指樣品吸光度與儀器吸光度噪聲的比值，是評(píng)價(jià)儀器性能的一個(gè)重要指標(biāo)，儀器吸光度噪聲可通過在的測(cè)試條件下，在的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)空白相應(yīng)變化的分析獲得。當(dāng)在的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)同一樣品進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，儀器吸光度噪聲表現(xiàn)為測(cè)得的樣品吸光度的標(biāo)準(zhǔn)差。

儀器的噪聲主要取決于儀器光源的穩(wěn)定性、電子系統(tǒng)的噪聲、檢測(cè)器產(chǎn)生的噪聲以及環(huán)境影響所產(chǎn)生的噪聲，如電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀器接地不、外界電磁干擾等因素都會(huì)使儀器的噪聲增。

比如，近紅外光譜分析是一門弱信號(hào)分析術(shù)，即從一個(gè)很強(qiáng)的背景信號(hào)中提取出相對(duì)較弱的有用信息，得到分析結(jié)果，因此信噪比是近紅外光譜儀器常重要的指標(biāo)之一，直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精度。



《傅里葉變換紅外光譜分析》中，有紅外儀器信噪比的描述：



“紅外儀器的信噪比是衡量一臺(tái)儀器性能好壞的一項(xiàng)非重要的指標(biāo)。但是信噪比的測(cè)量方法目前沒有統(tǒng)一的、的標(biāo)準(zhǔn)，因此，各個(gè)紅外儀器公司所給定的儀器信噪比沒有可比性。每個(gè)紅外儀器公司都有信噪比的測(cè)量方法，因此，信噪比指標(biāo)的驗(yàn)收只能按照儀器公司的驗(yàn)收方法進(jìn)行驗(yàn)收。”



紅外光譜儀對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境有什么要求


如何做好一名紅外光譜分析員？



只做鑒別的話，紅外是好用的儀器。如何做好一名紅外光譜分析員？

自從有了計(jì)算機(jī)，它可以代替人做很多紅外光譜圖的解析事情。所以，一個(gè)好的紅外光譜分析員需要知道多的樣品背景知識(shí)！畢紅外只是從一個(gè)角度反映測(cè)試樣品特征。如果，知道多的背景知識(shí)，可以大限度發(fā)揮紅外光譜作用！《傅里葉變換紅外光譜分析》版 翁詩(shī)甫 編著。



操作紅外光譜，應(yīng)該有哪些護(hù)呢？



紅外光譜儀有激光器，不要眼睛注視光學(xué)臺(tái)里的激光。如果你使用的是FTIR（紅外傅立葉變化光譜）的話，先檢查溫濕度計(jì)是否符合要求：溫度為16-25°C，相對(duì)濕度為20%-50%；二，確認(rèn)周圍無(wú)振動(dòng)、熱源、腐蝕性氣體遠(yuǎn)離電磁干擾及震動(dòng)等，尤注意儀器使用時(shí)關(guān)閉手機(jī).如果你們使用液氮作為儀器冷卻介質(zhì)的話，注意液氮的儲(chǔ)存與爆；再者，如果在制作樣品時(shí)使用到有機(jī)溶劑譬如正己烷等注意通風(fēng)排氣以及自我護(hù)等措施！



紅外光譜的有害嗎？



準(zhǔn)確來說，手機(jī)會(huì)影響到紅外背景以及基線的形成，是儀器使用久了，手機(jī)電磁的干擾便越加。再者，注意紅外光譜儀的光源的維護(hù)以及儀器的干燥！據(jù)悉，一般FTIR采用半導(dǎo)體激光的，其功率不過0.5mW，Class II等級(jí)，即使眼睛看了也沒事。

采用He－Ne激光器的，一般功率不過0.5mW，屬于Class IIIA等級(jí)，不能讓激光束直射入眼。平時(shí)使用它們的很小，不會(huì)過教師講課用的激光筆的，所以。平時(shí)多注意手機(jī)才是關(guān)鍵。PS：手機(jī)對(duì)大多FTIR都有影響，是1波數(shù)分辨率以上的測(cè)量，所以大家測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)關(guān)閉上網(wǎng)，接電話遠(yuǎn)離測(cè)試儀器。



孕婦操作的話，應(yīng)該沒有影響。比如，分光度計(jì)的用的是可見光而不是輻射，其儀器運(yùn)行過程中也不會(huì)產(chǎn)生有害輻射，所以不會(huì)有影響。原子吸收生成的光譜是可見光為主,如果你要測(cè)試的物質(zhì)氣體本身不帶強(qiáng)烈的輻射性,產(chǎn)生的輻射其實(shí)相對(duì)。



紅外譜圖的好壞判斷？



制作的紅外光譜圖好壞，可根據(jù)如下方法判斷：譜圖基線平直，基線透光率在100附近；吸收峰中，既有透光率較低的強(qiáng)峰，也有透光率較高的弱峰。如果所有的吸收峰都很強(qiáng)（透光率都很低），表明樣品含量太高；如果所峰都很弱（透光率都很高），則表明樣品含量太低。

譜圖中大吸收峰在15%T左右，基線在80%T左右，且基線保持平直，得到是的圖就是好圖。



你忽略樣品圖譜與標(biāo)準(zhǔn)圖譜了嗎？


質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中紅外鑒別項(xiàng)下通常規(guī)定測(cè)得的樣品紅外光譜圖應(yīng)與對(duì)照品圖譜，當(dāng)譜圖上的特征吸收帶位置、形狀及強(qiáng)度相時(shí)，可以完確證。當(dāng)然，兩圖吻合不可能，但各特征吸收帶的相對(duì)強(qiáng)度的順序是不變的。如果不是怎么辦？



一般考慮取中檢所的對(duì)照品再壓一個(gè)對(duì)照?qǐng)D譜，或檢查樣品制備過程有沒有問題（比如研磨是否）。要注意是否多一些峰或者少一些峰（可能樣品錯(cuò)了）。要時(shí)取之前做過的合格留樣來一下。如果還是不就發(fā)不合格報(bào)告。因?yàn)榻?jīng)常發(fā)現(xiàn)周圍有些檢測(cè)人員不重視比對(duì)工作，認(rèn)為同一個(gè)工藝生產(chǎn)出來的產(chǎn)品應(yīng)該不會(huì)有所不同，可不是這樣的。樣品錯(cuò)的可能性也有，細(xì)節(jié)不要過。



為什么紅外光譜圖縱坐標(biāo)的范圍為4000~400 cm-1？







紅外光譜結(jié)構(gòu)解析經(jīng)驗(yàn)



一個(gè)未知化合物用紅外光譜解析結(jié)構(gòu)是困難的。一般在光譜解析前，要做未知物的初步分析，紅外光譜譜圖的解析帶有經(jīng)驗(yàn)性、活性。

解析主要是在掌握影響振動(dòng)頻率的因素及化合物的紅外特征吸收譜帶的基礎(chǔ)上，按峰區(qū)分析，指認(rèn)某譜帶的可能歸屬，結(jié)合其他峰區(qū)的相關(guān)峰，其歸屬。

在此基礎(chǔ)上，再仔細(xì)歸屬指紋區(qū)的有關(guān)譜帶，綜合分析，提出化合物的可能結(jié)構(gòu)。

要時(shí)查閱標(biāo)圖譜或與其他譜（1H NMR，13C NMR，MS）配合，確證其結(jié)構(gòu)。



紅外光譜儀操作規(guī)程



操作步驟

1．開機(jī)前準(zhǔn)備

開機(jī)前檢查實(shí)驗(yàn)室電源、溫度和濕度等環(huán)境條件，當(dāng)電壓穩(wěn)定，室溫為21±5℃左右，濕度≤65才能開機(jī)。

2．開機(jī)

開機(jī)時(shí)，先打開儀器電源，穩(wěn)定半小時(shí)，使得儀器能量達(dá)到佳狀態(tài)。開啟電腦，并打開儀器操作平臺(tái)OMNIC軟件，運(yùn)行Diagnostic菜單，檢查儀器穩(wěn)定性。

3．制樣

根據(jù)樣品特性以及狀態(tài)，制定相應(yīng)的制樣方法并制樣。

4．掃描和輸出紅外光譜圖

測(cè)試紅外光譜圖時(shí)，先掃描空光路背景信號(hào)（Collect→Background），再掃描樣品文件信號(hào)（Collect→Sample)，經(jīng)傅立葉變換得到樣品紅外光譜圖。5．關(guān)機(jī) （1）關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉OMNIC軟件，再關(guān)閉儀器電源，后關(guān)閉計(jì)算機(jī)并蓋上儀器防塵罩；（2）在記錄本記錄使用情況。



紅外光譜儀使用注意事項(xiàng)



1．保持室內(nèi)干燥，空調(diào)和機(jī)全天開機(jī)（保持環(huán)境條件 25±10℃左右，濕度≤70）；

2．保持實(shí)驗(yàn)室安靜和整潔，不得在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行樣品化學(xué)處理， 實(shí)驗(yàn)完畢即取出樣品室內(nèi)的樣品。

3．經(jīng)常檢查干燥劑顏色，如果藍(lán)色變淺，換。

4．根據(jù)樣品特性以及狀態(tài)，制定相應(yīng)的制樣方法并制樣。

5．測(cè)試紅外光譜圖時(shí)，掃描空光路背景信號(hào)和樣品文件信號(hào)， 經(jīng)傅立葉變換得到樣品紅外光譜圖。根據(jù)需要，打印或者保存紅外光譜圖。

6．實(shí)驗(yàn)完畢后在記錄本上記錄使用情況。

7．設(shè)備停止使用時(shí)，樣品室內(nèi)應(yīng)放置盛滿干燥劑的培養(yǎng)皿。

8．干燥劑：將干燥劑在烘箱內(nèi)105℃烘干至藍(lán)色（約3小 時(shí)）。

9．將壓片模具、KBr晶體、液體池及其窗片放在干燥器內(nèi)備用。

10．液體池使用NaCl、CaF2、BaF2等晶體很脆易碎，應(yīng)小心保存。

11．液體池使用的KRS-5晶體劇，使用時(shí)直接接觸（戴手 套），打磨KRS-5晶體時(shí)接觸或吸入KRS-5粉末，打磨的廢棄物妥善處理。