自1940年商品紅外光譜儀問(wèn)世以來(lái)，在有機(jī)化學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用。到70年代，傅立葉變換紅外光譜 (FTIR) 實(shí)驗(yàn)技術(shù)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。它以高靈敏度、高分辨率、快速掃描、聯(lián)機(jī)操作和高度計(jì)算機(jī)化的全新面貌使經(jīng)典的紅外光譜技術(shù)再獲新生。

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防護(hù)？請(qǐng)看下文！

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)品和被檢物在完全相同的條件下，分別繪制紅外光譜圖進(jìn)行對(duì)照，譜圖相同則肯定為同一化合物。   

2. 標(biāo)準(zhǔn)譜圖查對(duì)法是一種最直接、可靠的方法。在用未知物譜圖查對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖時(shí)，必須注意：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)定條件必須一致，否則譜圖會(huì)出現(xiàn)很大差別；必須注意引入雜質(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，確定化合物的可能結(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： 

選取合適的定量吸收峰，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(guò)在一定的測(cè)試條件下，在確定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)對(duì)空白相應(yīng)變化的分析獲得。當(dāng)在確定的波長(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)不良、儀器接地不良、外界電磁干擾等因素都會(huì)使儀器的噪聲增大。

比如，近紅外光譜分析是一門(mén)弱信號(hào)分析技術(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非常重要的指標(biāo)之一，直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度。

《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)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。但是信噪比的測(cè)量方法目前沒(méi)有統(tǒng)一的、公認(rèn)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(méi)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)境要求

如何做好一名紅外光譜分析員？

只做鑒別的話，紅外是最簡(jiǎn)單好用的儀器。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更多的樣品背景知識(shí)！畢竟紅外只是從一個(gè)角度反映測(cè)試樣品特征。如果，知道更多的背景知識(shí)，可以最大限度發(fā)揮紅外光譜作用！推薦《傅里葉變換紅外光譜分析》第二版 翁詩(shī)甫 編著。

操作紅外光譜，應(yīng)該有哪些安全防護(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，首先檢查溫濕度計(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、輻射、腐蝕性氣體遠(yuǎn)離電磁干擾及震動(dòng)等，尤其注意儀器使用時(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)存與防爆；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)排氣以及自我防護(hù)等安全措施！

紅外光譜的輻射對(duì)人體有害嗎？

準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，手機(jī)會(huì)影響到紅外背景以及基線的形成，特別是儀器使用久了，手機(jī)電磁輻射的干擾便越加明顯。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，其功率不超過(guò)0.5mW，Class II等級(jí)，即使眼睛看了也沒(méi)事。

采用He－Ne激光器的，一般功率不超過(guò)0.5mW，屬于Class IIIA等級(jí)，不能讓激光束直射入眼。平時(shí)使用它們的輻射很小，不會(huì)超過(guò)教師講課用的激光筆的，所以不必?fù)?dān)心。平時(shí)多注意手機(jī)輻射才是關(guān)鍵。PS：手機(jī)輻射對(duì)大多FTIR都有影響，特別是1波數(shù)分辨率以上的測(cè)量尤其明顯，所以大家測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)最好關(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(méi)有影響。比如，分光光度計(jì)的用的是可見(jiàn)光而不是各種輻射，其儀器運(yùn)行過(guò)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(jiàn)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)安全。

紅外譜圖的好壞判斷？

制作的紅外光譜圖質(zhì)量好壞，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；如果所有峰都很弱（透光率都很高），則表明樣品含量太低。

一般來(lái)說(shuō)，譜圖中最大吸收峰在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)圖譜對(duì)比了嗎？

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)照品圖譜一致，當(dāng)譜圖上的特征吸收帶位置、形狀及強(qiáng)度相一致時(shí)，可以完全確證。當(dāng)然，兩圖絕對(duì)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。如果不是完全一致怎么辦？

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(guò)程有沒(méi)有問(wèn)題（比如研磨是否充分）。特別要注意是否多一些峰或者少一些峰（可能樣品錯(cuò)了）。必要時(shí)取之前做過(guò)的合格留樣來(lái)對(duì)比一下。如果還是不一致就發(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(lái)的產(chǎn)品應(yīng)該不會(huì)有所不同，可事實(shí)不是這樣的。樣品錯(cuò)的可能性也有，任何細(xì)節(jié)都不要錯(cuò)過(guò)。

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)未知化合物僅用紅外光譜解析結(jié)構(gòu)是十分困難的。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更帶有經(jīng)驗(yàn)性、靈活性。

解析主要是在掌握影響振動(dòng)頻率的因素及各類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，確定其歸屬。

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)。

必要時(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(kāi)機(jī)前準(zhǔn)備   

開(kāi)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(kāi)機(jī)。

2．開(kāi)機(jī)   

開(kāi)機(jī)時(shí)，首先打開(kāi)儀器電源，穩(wěn)定半小時(shí)，使得儀器能量達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)。開(kāi)啟電腦，并打開(kāi)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，最后關(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)和除濕機(jī)必須全天開(kāi)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，立即更換。

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

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晶體劇毒，使用時(shí)避免直接接觸（戴手 套），打磨KRS-5晶體時(shí)避免接觸或吸入KRS-5粉末，打磨的廢棄物必須妥善處理。