导读：1光电直读光谱仪的工作原理及维护注意事项 光电直读光谱仪各模块维护注意点： 一、激发系统 能够影响样品激发结果的因素可总结为4条： (1)激发能量能量提供的方式不同如直流电弧、火花的激发效果是不同的，火花中的激发脉冲宽度、脉冲高度、脉冲频
1光电直读光谱仪的工作原理及维护注意事项
光电直读光谱仪各模块维护注意点：
一、激发系统
能够影响样品激发结果的因素可总结为4条：
(1)激发能量
能量提供的方式不同如直流电弧、火花的激发效果是不同的，火花中的激发脉冲宽度、脉冲高度、脉冲频率不同对于不同元素的激发效果亦不同，因此在不同型号的仪器中，需根据所测样品的实际情况，慎重选择激发能量参数。
(2激发环境
一般主要可分为实验室湿度环境和氩气气氛两方面ئ不同型号仪器的氩气气路设计可能会有不同，不过氩气本身的纯度和气路是否漏气应当是对激发环境检查和维护的重点。
(3)样品
样品的材质、取样、前处理等各方面，均对激发效果影响重大，在使用和维护时，需特别注意我们的激发对象的状态是否符合要求。
(4)激发台内部情况
不同型号的仪器的激发台内部结构不同，但总体来讲，激发台内部是否清洁、电距是否稳定，激发台发光弧焰相对于光学系统的高度等，均会影响我们的数据结果。
总之，对于不同型号，不同厂家的仪器来说，此4条因素的实现形式可能略有不同，但是总体上维护和维修激发系统的方向在此。
二、光学系统
(1)光路结构稳定
机械变形小，校正到位，可通过恒温和狭缝扫描来控制。
(2)光路中对于紫外、真空紫外区光谱线在光室中的传输过程中损耗小，可通过气循环或抽真空的方式进行维护。那么，对真空泵等器件的维护成为重点，此外，透光镜片的定期擦拭也成了保证光信号传输效率稳定的重要操作。对于不同型号的仪器来说同，光学系统的稳定和光信号传输效率都是很重要的影响因素，因此需根据各仪器的实际情况进行仪器的维护和检查安排。
三、测量系统
(1)采集器件保持稳定合适的工作状态
采集器件为光电转换元件，目前的光电直读光谱仪主要采用的是两大类采集器，一种是光电倍增管，另外一种是CCD/CID检测器，固体成像系统，任何一种采集器件，都存在着一个和照射光强、工作供电以及输出电信号强度三个方面有关的函数，针对不同的光强，不同的供电，采集器的光电转换效率，以及它的灵敏度、稳定性都会有很大的影响。所以如需自己调节这些参数ئ需谨慎咨询仪器生产商的意见后或严格按照仪器说明书进行调整
(2)信号转换的电路板及芯片不能长期处于潮湿、积灰过多的条件下，大部分电路板、芯片遇到灰尘过多或湿度过大的情况都会产生漏电现象，这就会在整个测量系统中产生暗电流，当暗电流大到一定程度ئ有可能造成测量系统电路中的器件损毁的情况。所以务必要保护好仪器的测量系统。有些型号的仪器测量系统置于分光室内部ئ一般情况下不需考虑。但如出现真空泵油倒吸等情况ئ需立即和仪器生产商的技术支持联系。
2红外光谱常识
红外光谱原理概述
红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种有效手段，与其它 *** 相比较，红外光谱由于对样品没有任何限制，它是公认的一种重要分析工具。在分子构型和构象研究、化学化工、物理、能源、材料、天文、气象、遥感、环境、地质、生物、医学、药物、农业、食品、法庭鉴定和工业过程控制等多方面的分析测定中都有十分广泛的应用。
红外光谱可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱 *** 可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收，通过红外光谱测定，人们就可以判定未知样品中存在哪些有机官能团，这为最终确定未知物的化学结构奠定了基础。
由于分子内和分子间相互作用，有机官能团的特征频率会由于官能团所处的化学环境不同而发生微细变化，这为研究表征分子内、分子间相互作用创造了条件。
分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振动方式彼此不同，这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性，称为指纹区。利用这一特点，人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱，并把它们存入计算机中，编成红外光谱标准谱图库。
人们只需把测得未知物的红外光谱与标准库中的光谱进行比对，就可以迅速判定未知化合物的成份。
当代红外光谱技术的发展已使红外光谱的意义远远超越了对样品进行简单的常规测试并从而推断化合物的组成的阶段。红外光谱仪与其它多种测试手段联用衍生出许多新的分子光谱领域，例如，色谱技术与红外光谱仪联合为深化认识复杂的混合物体系中各种组份的化学结构创造了机会；把红外光谱仪与显微镜 *** 结合起来，形成红外成像技术，用于研究非均相体系的形态结构，由于红外光谱能利用其特征谱带有效地区分不同化合物，这使得该 *** 具有其它 *** 难以匹敌的化学反差。
3直读光谱仪的原理是什么
首先我们先看下直读光谱仪基本原理：金属试样与电极之间进行电弧。由于被测分析试样激发后产生的光通过聚光透镜由入口狭缝进入，导向凹面衍射光栅上，只读取在凹面光栅上分光的光中所需的光谱线，使用仪器上的光电倍增管或CCD将光转化成电流。由此产生的光谱进行光电测定，进行需测元素的定量 *** 。
由此看出， 直读光谱仪被测样在规定条件内可一次性快速检测出欲知的所有元素百分比含量，而且通过可靠可控的物理 *** （光电转换）实行快速、精准之亮点！适用于较宽的波长范围；光电倍增管对信号放大能力强，对强弱不同谱线可用不同的放大倍率，相差可达10000倍，因此它可用同一分析条件对样品中多种含量 范围差别很大的元素同时进行分析；线性范围宽，更可做高含量分析，所以检测范围宽广。
相对于传统分析法而言，直读光谱仪测试 *** 的优点是快速、准确、高效。该 *** 可以直接固体进样，不用进行化学消解，可以减少消解过程以及定容过程所带来的人为误差； 智能软件可实行“傻瓜式”的人性化操作，仪器校准、曲线标定、标准化、数据统计、材质分类等功能强大
4直读光谱仪的介绍
直读光谱仪，英文名为OES(Optical Emission Spectrometer)，即原子发射光谱仪1。二战后，由于欧洲重建，市场对钢铁检测有巨大的需求，1947年贝尔德公司更先采用光电倍增管和真空泵技术，并以此来检测钢铁中的非金属元素。六十年代光电直读光谱仪，随着计算机技术的发展开始迅速发展，1964年ARL公司展示一套数字计算和控制读出系统。由于计算机技术的发展，电子技术的发展，电子计算机的小型化及微处理机的出现和普及，成本降低等原因、于上世纪的七十年代光谱仪器几乎100%地采用计算机控制，这不仅提高了分析精度和速度，而且对分析结果的数据处理和分析过程实现自动化控制。1随着20世纪80年代计算机技术和软件技术的发展，直读光谱仪发展迅速。
5光谱仪原理
根据色散元件的原理，光谱仪可分为棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪和干涉光谱仪。光学多通道分析仪（oma）是近几十年来发展起来的一种新型的具有光子探测器（ccd）和计算机控制的光谱分析仪。它集信息采集、处理和存储功能于一体。
oma不再使用感光乳胶，避免和消除了暗室处理和后期一系列繁琐的处理，测量工作从根本上改变了传统的光谱技术，大大改善了工作条件，提高了工作效率。
利用oma进行光谱分析，测量准确、快速、方便、灵敏、响应时间快、光谱分辨率高。测量结果可从显示屏上读出或由打印机和绘图仪立即输出。它已广泛应用于几乎所有的光谱测量、分析和研究工作，特别是在微弱和瞬态信号的检测中。
扩展资料
一台典型的光谱仪主要由一个光学平台和一个检测系统组成。包括以下几个主要部分：
1、入射狭缝： 在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点。
2、准直元件： 使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上，如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。
3、色散元件： 通常采用光栅，使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。
TGW光纤光栅感温火灾报警系统的原理
光纤光栅是TGW光纤光栅感温火灾报警系统中的核心部件之一，它是利用光纤芯层材料的光敏特性，通过紫外准分子激光器采用掩模曝光的 *** 使一段光纤约8mm光纤纤芯的折射率发生永久性改变，折射率的改变呈周期性分布，形成布喇格光栅结构，如图1所示。
图1 光纤光栅原理示意图
光纤芯层原来的折射率为n2，被紫外光照射过的部分的折射率变为n2’，折射率的分布周期d就是光纤光栅的栅距；当宽带光通过光纤光栅时，满足布喇格条件的波长被光栅反射回来，其余波长的光透射，反射光波长随光栅栅距d的改变而改变。由于光栅栅距d对环境温度非常敏感，因此，通过检测反射波长的变化可以计算出环境温度的改变量。
反射光波长的改变量通过信号处理器来检测，它是TGW系统中的另外一个核心部件。TGW系统中的信号处理器采用可调法布里－珀罗腔技术进行波长检测。当信号处理器检测到光纤光栅的反射波长出现异常，它会发送报警信号给火灾报警控制器，火灾报警控制器再发出采取措施的信号，如图2所示。
图2 火灾报警信号传输示意图
在传统的光纤光栅系统中，如图3（a）所示，由于光栅的反射光具有一定带宽（其3 dB带宽一般为02 nm），而光纤光栅的复用方式为波分复用，因此，在光源带宽的限制下，传感器探头的复用数量非常有限，一般只有15-30个左右，不能满足隧道的应用需求。
图3（a） 传统复用 *** 示意图
图3（b） 混合复用 *** 示意图
武汉理工光科股份有限公司的TGW光纤光栅感温火灾报警系统将传统波分复用技术和全同光纤光栅复用技术结合，使用波分复用与全同光纤光栅混合复用 *** ，解决了隧道火灾报警的难题。
隧道的火灾监测和报警系统中，按照国家相关规范，要进行防火分区的划分，一般50-100米为一个防火分区，这个区域某个监测点处发生火灾，整个区域的火警系统必须启动。波分复用与全同光纤光栅混合复用的 *** 如图3（b）所示，系统将隧道分为多个防火分区，不同防火分区以全同光栅的波长1,2…n进行区分，每个区域的长度为50－100米。1,2…n中每一个波长对应的防火分区内有许多监测点，同一防火分区的所有监测点采用全同光栅，通常100米的监测区布设10～15个监测点，这些监测点上的光纤光栅的反射波长都等于该区域的对应波长。如果系统检测到i波长产生了移动，就表明它所监测的防火分区的温度发生了变化，若温度变化超过了设定值，系统就会报警。通过这种混合复用的 *** ，大大增加了系统的测量距离和测量点数，使之能够应用到长距离的隧道工程中去。
当利用汞灯观察光栅的时候，由于光栅的衍射作用及每种色光的衍射角度的不同，导致不同的色光就分离开来，就可以看到不同颜色的谱线了。汞灯发出的光是复合光，是由黄光，绿光，紫光，还有蓝光复合而成。
汞灯的光栅光谱的规律如下：1、汞灯发出的光谱线非常密集，而且具有一定的规律性，可以按照波长从小到大依次排列。2、汞灯发出的光谱线主要集中在紫外和可见光区域，其中紫外光谱线较为密集，而红外光谱线则比较稀疏。
汞灯发出的光谱线具有明显的双线结构，即同一波长处会出现两条非常接近的光谱线。这与汞原子内部电子跃迁过程的特点有关。汞灯发出的光谱线具有一定的宽度，这是由于汞原子内部存在多种能级状态，电子跃迁时可能经过不同的能级产生不同波长的光。
低压汞灯：汞蒸气气压为08Pa，主要辐射2537 nm的紫外光。常用于光谱仪的波长基准、紫外杀菌和荧光分析等。高压汞灯：汞蒸气气压为（1-10）10的5次方Pa。可见区呈带状光谱，红外区呈弱的连续光谱。常用于紫外辐照度标准、荧光分析、紫外探伤和大面积照明等。球形超高压汞灯：汞蒸气气压为（10-20）MPa。光谱线较宽，形成连续背景，可见区偏蓝，红外辐射增强。常作为点光源用于光学仪器、荧光分析和光刻技术等。
一． 红外光谱基本原理
红外光谱（Infrared Spectrometry，IR）又称为振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。
当分子受到红外光的辐射，产生振动能级(同时伴随转动能级)的跃迁，在振动（转动）时伴
有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。用红外光谱法可进行物质的定性和定
量分析（以定性分析为主），从分子的特征吸收可以鉴定化合物的分子结构。
傅里叶变换红外光谱仪（简称 FTIR）和其它类型红外光谱仪一样，都是用来获得物质的
红外吸收光谱，但测定原理有所不同。在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，
而后再经分光器（光栅或棱镜）分成单色光，由检测器检测后获得吸收光谱。但在傅里叶变
换红外光谱仪中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样
品，经检测器获得干涉图，由计算机把干涉图进行傅里叶变换而得到吸收光谱。
红外光谱根据不同的波数范围分为近红外区（13330—4000 cm
-1
）、中红外区（4000-650
cm
-1
）和远红外区（650-10 cm
-1
）。VECTOR22 VECTOR22 FTIR光谱仪提供中红外区的分测
试。
二． 试样的制备
1 对试样的要求
(1)试样应是单一组分的纯物质
(2)试样中不应含有游离水
(3)试样的浓度或测试厚度应合适
2．制样 ***
(1)气态试样
使用气体池，先将池内空气抽走，然后吸入待测气体试样。
(2)液体试样
常用的 *** 有液膜法和液体池法。
液膜法：
沸点较高的试样，可直接滴在两片 KBr 盐片之间形成液膜进行测试。取两片 KBr 盐
片，用丙酮棉花清洗其表面并晾干。在一盐片上滴 1 滴试样，另一盐片压于其上，装入
到可拆式液体样品测试架中进行测定。扫描完毕，取出盐片，用丙酮棉花清洁干净后，
放回保干器内保存。粘度大的试样可直接涂在一片盐片上测定。也可以用 KBr 粉末压制
成锭片来替代盐片。
z 注意
盐片易吸水，取盐片时需戴上指套。
盐片装入液体样品测试架后，螺丝不宜拧得过紧，以免压碎盐片。
液体池法：
沸点较低、挥发性较大的试样或粘度小且流动性较大的高沸点样品，可以注入封闭
液体池中进行测试，液层厚度一般为 001-1mm。一些吸收很强的纯液体样品，如果在
减小液体池测试厚度后仍得不到好的图谱，可配成溶液测试。液体池要及时清洗干
净，不使其被污染。
(3)固体试样
常用的 *** 有压片法、石蜡糊法和薄膜法。
1北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
压片法：
一般红外测定用的锭片为直径 13mm、厚度约 1mm左右的小片。取样品（约 1mg）与干燥
的KBr（约 200mg）在玛瑙研钵中混和均匀，充分研磨后（使颗粒达到约 2μm），将混
合物均匀地放入固体压片模具的顶模和底模之间，然后把模具放入压力机中，在 8T/cm
2
左右的压力下保持 1－2分钟即可得到透明或均匀半透明的锭片。取出锭片，装入固体
样品测试架中。
z 注意
溴化钾对钢制模具表面的腐蚀性很大，模具用后须及时清洗干净，然后放入保干器
中。
易吸水、潮解的样品不宜用压片法制样。
模具放入压力机内后，应先拧动顶阀，使压杆接近模具，然后关闭放气阀。小幅度
扳动扳手，使压力达到 8T/ cm
2
，保持 1－2 分钟。打开放气阀时，旋转幅度不要超过
30
0
!!
z 小技巧
对于难研磨样品，可先将其溶于几滴挥发性溶剂中再与溴化钾粉末混合成糊状，然
后研磨至溶剂挥发完全，也可在红外灯下赶走残留溶剂。
对于弹性样品如橡胶，可用低温（－40℃）使其变脆，再与溴化钾粉末混合研磨。
石蜡糊法：
将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测
试。
薄膜法：
固体样品制成薄膜进行测定可以避免基质或溶剂对样品光谱的干扰，薄膜的厚度为
10-30μm，且厚薄均匀。薄膜法主要用于高分子化合物的测定，对于一些低熔点的低分
子化合物也可应用。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜，也可将试样溶解在低沸
点的易挥发溶剂中，涂到盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。
三． 中红外区透光材料
材料名称 化学组成 透光范围(cm
-1
) 水中溶解度（g/100mL） 折射率
氯化钠 NaCl 5000-625 357 154
溴化钾 KBr 5000-400 535 156
碘化铯 CsI 5000-165 440 179
KRS－5 TlBr,TlI 5000-250 002 237
氯化银 AgCl 5000-435 不溶 20
溴化银 AgBr 5000-285 不溶 22
氟化钡 BaF2 5000-830 017 146
氟化钙 CaF2 5000-1100 00016 143
硫化锌 ZnS 5000-710 不溶 22
硒化锌 ZnSe 5000-500 不溶 24
金刚石
（Ⅱ）
C 3400-2700;1650-600 不溶 242
锗 Ge 5000-430 不溶 40
硅 Si 5000-600 不溶 34
2北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
四． VECTOR 22 FTIR光谱仪简介
VECTOR 22 FTIR 光谱仪由瑞士 Bruker公司制造。由光学台、计算机、打印机组成。
光谱范围：7500－370 cm
-1
分辨率：1cm
-1
信噪比：5500：1
波数精度：001cm
-1
红外光源：Globar（高强度空气冷却光源）
干涉仪：迈尔逊干涉仪（30
º
入射Rocksolid专利技术）
分束器：KBr上镀锗
检测器：DTGS（氘代 *** 三肽）
VECTOR 22 FTIR 光学台光路示意图
A－红外光源 B－孔径/薄膜轮 C－出口 D－光束分裂器
EE
‘
-窗口 F-样品支架 G-检测器
使用红外光谱仪时应注意保持室内清洁、干燥，不要震动光学台，取、放样品时,样品盖
应轻开轻闭。若改变测试参数，请做记录，测试完毕应复原。另外，眼睛不要注视氦-氖激
光，以免受到伤害。
3北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
五 VECTOR 22 FTIR 光谱仪操作及软件应用
（一） 开机、关机
开机： 光学台ON
计算机 ON （本计算机未设置密码）
左双击 OPUS快捷键
输入密码： OPUS（大写字母）
User ID ：选择 Administrator
Assigned Workspaces： 不要修改
单击 Login
左击 OK，进入 OPUS 用户界面窗口（如下图）
关机: 关闭计算机各窗口后，关闭计算机
光学台 OFF
（二）OPUS 用户界面介绍
(a) OPUS 软件所有功能的下拉菜单。
(b) 常用功能的快捷图标。
(c) OPUS 文件管理窗口，与Windows 浏览窗口相似。
(d) 谱图显示窗口。
(e) 概貌窗口，总是显示所选数据文件的整个频率范围的谱图。
(f) 在线帮助。
(g) 状态条显示后台运行的任务。
(h) 仪器状态指示。
4北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
1． OPUS 浏览窗口
测量完成后产生的文件或打开的OPUS 文件时，其文件名、数据块和文件状态信息显示在
浏览窗口（屏幕左侧）。光标放在文件名上，将显示数据的完整路径；光标放在数据块上，
显示操作者姓名、样品名与样品形态。
（a) 单击可以缩小相应的谱图窗口。
（b) 蓝色表示此文件未经处理。文件名后面的数字，为该文件的拷贝数。
（c) 随文件所保存的所有数据块。图中图标表示有一个透过率光谱、一个单通道光谱、一个
干涉图和一个单通道背景光谱。如果数据块有颜色，表明相应谱图正显示在图谱窗口。
在文件名上单击鼠标右键，弹出文件操作菜单：
Save File： 对文件的任何处理不会自动保存到文件里。需点击Save File加以保存。
Unload File： 关闭文件。
Undo all Manipulations： 撤销对文件的所有处理。
Show Parameters： 显示该文件相应的参数和信息。
Copy Entry： 拷贝整个文件，包括所作的处理。
Clone Original： 仅拷贝原始文件。
5北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
2．OPUS 谱图窗口
谱图窗口是在OPUS 用户界面的右边。当测量完成或文件调入后将会显示谱图。
默认的谱图显示区为4000～400cm
-1
和0～15 吸光度单位。通过Display—Scale All或单
击图标 可以显示全谱。
在谱图窗口的谱线上右击鼠标，出现下图所示菜单，可放大缩小谱图、改变谱图的显示
范围、添加标注、改变谱线颜色等。在谱图窗口的空白区右击鼠标，出现相似菜单，功能略
少。
Zoom In：放大谱图。按住鼠标左键拖动十字光标，框定需要放大的部分后，点击即放大。
从右键菜单中选择：Scale all Spectra / Show Everything(XY)，即可恢复为全尺
寸谱图。
Zoom out：缩小谱图。操作 *** 同上。
Scale all Spectra ---- Show Everything(XY), 全范围显示所有谱图。
Maximize each spectrum(Y)：将每个谱图的Y坐标均更大化显示。
Shift Curve：沿Y轴移动整个谱图或单向放大或缩小谱图。按住鼠标左键拖动谱图即可移动
或缩放。单击右键取消此功能。Reset 可还原。
Crosshair: Cursor，十字光标可在图谱区任意移动，显示相应点的X，Y 坐标。
Follow Data，光标仅沿谱线移动，很容易读出光谱上任意点的X，Y 坐标。
右击鼠标取消此功能。
Change Color:改变谱图颜色 。
Remove from Display: 从谱图窗口中去掉该谱图。
Add Annotation: 添加标注。单击谱图会在光标位置填加一个箭头，缺省显示该点的波数。
移动标注：按住鼠标左键拖动标注。
删除标注：在标注上单击鼠标右键，菜单中选择Remove。
编辑标注：在标注上单击鼠标右键，选择Properties。输入或编辑标注。
Properties: 设置谱图的横坐标和纵坐标。
6北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
（三）光谱图的测试
测试光谱 Measure→Advanced Measurement
1 在 Basic 页，输入：
操作者姓名、样品名称、样品形态；。
2 在 Advanced 页，输入：
文件名
文件保存路径（此路径统一规定为：D：/DATA/导师姓名/学生姓名/），可输入或调出
分辨率（分辨率设为 4 cm
-1
，不要修改）
样品扫描次数（Scans）或样品扫描时间（Mimutes）
背景扫描次数（Scans）或样品扫描时间（Mimutes）
光谱测试范围（对中红外仪器，设置范围通常为：4000～400cm
-1
（
其它选项为常规设置，可以不改
3 另外的六个页面（ 从 optic 至check signal）不要修改
4 在样品室中放入参比(或以空气作背景)
在 Basic 页，点 Background Single Channel ，测试背景
5 在样品室中放入样品
在 Basic 页，点 Sample Single Channel，测试样品
（注：以上设置的内容可以保存为一个 *** 文件：点 Save，选择保存路径，输入文件名。
文件名的后缀应是XPM。以后测试时，只要在 Advanced 页点 Load，即可调出。）
（四） 显示谱图
测量完成后产生的文件或打开OPUS 文件后，其文件名、数据块和文件状态信息均显
示在浏览窗口（屏幕左侧小窗口）。光标放在文件名上，将显示文件的完整路径；光标放
在数据块上，显示操作者姓名、样品名与样品形态。
相应图谱显示在谱图窗口（在OPUS 用户界面的右侧窗口）。默认的谱图显示区为
4000～400cm
-1
和0～15 吸光度单位。通过Display—Scale All或单击图标 可以显
示全谱。
在谱图窗口的谱线上右击鼠标出现菜单，可放大缩小谱图、改变谱图的显示范围、添
加标注、改变谱线颜色等。在谱图窗口的空白区右击鼠标，出现相似菜单，功能略少。 具
体操作参见本手册第6页的相关介绍。
（五） 谱图处理
在实施各项谱图处理功能时，均有“Select Files”这一页，默认显示目前选中的谱图
文件名（在浏览窗口中打上红框的谱图文件）。若要添加文件，可将浏览窗口中所需谱图
的数据块（通常为吸收谱数据块或透射谱数据块）选中拖入即可。若要删除文件，选中文
件名后，按键盘上的“Delete”键。
1 基线校正 Manipulate → Baseline Correction
选择谱图（可对若干张谱图同时进行基线校正），再选择校正 *** 和校正点，点
Correct。经校正处理后的谱图自动覆盖原谱图。
Scattering Correction：校正后基线基本上落在0或100%处
Rubberband Correction：校正后部分基线不一定落在0或100%处
7北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
Exclude CO2 Bands：扣除CO2谱段。选择此项，基线校正时对包含CO2的波段
（2400～2275cm
-1
、680～660cm
-1
）不予计算。
2 标峰位 Evaluate → Peak picking
选择谱图及需要标峰的谱区，设置灵敏度（峰的阈值），点Peak picking，谱图上将
显示峰位。
也可以选择互动模式来标峰：单击interactive mode，拖动阈值滑动条，标峰数量随
着阈值的变化而增减，由此可以比较方便地确定合适的阈值。点Store完成标峰。
3 谱图差减 Manipulate → Spectrum Subtraction
选择被减谱及减谱（减谱可是一个或若干个），选择谱区，点Subtract。得到的差谱
将覆盖被减谱。
若选择 Start Interactive Mode，可通过Times和 Changing digit设置不同的系数，
差谱 = 被减谱 – 系数 x 减谱
点Store完成差谱。可分别对几个谱图进行差减。
4 AB <-> TR 转换 Manipulate → AB <-> TR Conversion
透射谱和吸收谱之间互相转换。选择谱图，选择转换方向，点Conversion。新的谱
图将覆盖原谱图。
5 产生一段直线 Manipulate → Straight Conversion
产生一段直线命令用于消除谱图中的某些特殊干扰。选择谱图，设置频率范围，点
Generate。 谱图中这一段频率范围的谱线成为直线。
6 平滑 Manipulate → Smooth
选择谱图，定义平滑点数，单击Smooth。平滑点的可选值为5至25。还可以使用交互模
式平滑谱图。
8北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
7 求导数 Manipulate → Derivative
选择光谱文件，选取平滑点和求导阶数，单击Process产生导数文件。导数谱显示在原
谱图的下方。
可对谱图计算一至五阶导数。求导的同时还可平滑光谱，以降低求导产生的噪声。其
最少平滑点数取决于求导的阶数。导数的阶越高，设置的点数应越多。最多允许25点。
8 1/cm <-> µm, nm Manipulate → 1/cm <-> µm, nm
改变横坐标单位。
9 积分 Integration
计算峰的面积和峰的高度。提供十八种积分 *** 。
10 归一化 Manipulate → Normalization
此功能是对谱图进行归一化处理和 Offset Correction。
选择要归一化的文件及频率范围，选择 *** ，点 Normalize。
有三种归一化 *** ：
（1） Min/Max Normalization --（最小/更大归一化）：谱图的最小值变为 0，Y
轴的更大值扩展到 2 个吸收单位。对透射光谱归一化到 0到 1 的范围。
（2） Vector Normalization--（矢量归一化）：首先计算光谱的平均值，然后
从谱图中减去平均值，因此谱图的中间下拉到 0；计算此时所有 Y 值的平方
和的平方根。原谱图除以此平方根值。经过这样处理的谱图，其矢量模方
为 1。
（3） Offset Correction—平移谱图，使最小 Y 值移至吸光值为 0。
11．气氛补偿Manipulate → Atomspheric Compensation
测量背景或样品谱时，光路中H2O/CO2的浓度的不同会造成H2O/CO2谱带的强度变
化。气氛补偿功能可以消除比率光谱图中H2O/CO2的干扰。
要进行气氛补偿的图谱文件，除了吸收（或透射）数据块外，还应包含 Single
Channel Sample Block和 Single Channel Background Block（测试前应在
Measure→Advanced Measurement 中，加选 single Channel 和Background 这二项数
据块加以保存）。
选择Manipulate → Atomspheric Compensation，将要处理谱图的Single
Channel Sample Block 和single Channel Reference Block 分别拖入相应的区域，
选中H2O Compensation 和CO2 Compensation，点Calculate 。
9北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
（六）打印和拷盘
1．打印谱图 Print → Print Spectra
选择要打印的光谱图和有关数据块（如峰位数据块）
点Change Layout，选择图谱打印模板。常用的模板是：
Landscape-1， A4纸，一个光谱框，横打；
Portrait-2, A4纸，二个光谱框，竖打
Portrait-3, A4纸，三个光谱框，竖打
在Frequency Range中设置谱图打印区间；
在Options中，可选择Auto scale to all spectra ，将所有要打印的谱图均放大显
示。另外，光谱的X轴默认的是线性坐标，若要使用压缩坐标，可选择Use Compressed
Wavenumbers，2000 cm-1 以上的横坐标将压缩二倍。
需要注意的是：如果图谱打印模板包括一个以上光谱框，如Portrait-3, 一张A4纸上
打印三张独立的光谱图。这时,每个光谱框内要打印的谱图都要分别进行选择。选择 ***
为：在Frame下拉框中选择光谱框名称，在文件选择中选择要打印在此光谱框内的文件。依
次操作，给每个光谱框中都选择好要打印的光谱图。
设置过程中可随时点击 Preview 进行预览。 待预览无误后，再点Print进行打印。
2．数据拷盘 File → Save File As
将图谱文件转化为数据文件后直接拷盘。须使用新软盘。
在 Select File 页中，选择要保存的文件，输入另存路径 A\（或在 Change Path 选
择）和文件名。
在 Mode 页选择 Date Point Table。
点 Save 完成。
10北京大学化学学院中级仪器实验室 FTIR操作手册
八．衰减全反射附件介绍
(一) 原理和特点
衰减全反射光谱(Attenuated Total Reflection Spectra 简称 ATR)又叫内反射
光谱(Internal Reflection Spectra)。发生全反射须具备两个条件：光从光密介质进
入光疏介质时才可能发生全反射；入射角要大于临界角。全反射现象不完全是在两种
介质的界面上进行的，部分光束要进入到光疏介质一段距离后才反射回来。透入到光
疏介质的光束，其强度随透入深度的增加按指数规律衰减。
ATR 谱具有以下特点：
(1) 红外辐射通过穿透样品与样品发生相互作用而产生吸收，因此 ATR 谱具有透射吸
收谱的特性和形状，但由于不同波数区间 ATR技术灵敏度不同，因此，ATR 谱吸
收峰相对强度与透射谱相比较并不完全一致。
(2) 非破坏性分析 *** ，能够保持原进行测定。
(二) 测试
1．ATR 附件的安装和调节
(1) 通过调节干涉仪选择光谱仪的能量。
(2) 用两个固定旋钮将 ATR 附件安装到光谱仪上。
(3) 仔细调节附件与光谱仪激光输出的相对位置，以获得更大输出。
(4) 用固定旋钮将 ATR 附件固定。
2．样品的准备
红外吸收谱是将样品与无样品在晶体上的背景光扣除得到。注意要保证样品完
全覆盖晶体表面。由于 ATR 晶体是由ZnSe 构成，易碎，易划伤。即使是轻微的划痕
也会导致信号输出的减小。因此清洗时需使用温和的清洗剂，如乙醇、丙酮或水。
固体样品和粉末样品直接置于 ATR晶体上，用附带的固定夹压紧。压紧时用金
属销向下拧紧，以保证样品与晶体的紧密接触。
液体样品适用于低粘度的液体。粘性液体要保证完全铺展在晶体表面。
2．谱图扫描及数据处理与一般红外谱相同
之一节：概述1、 红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。红外光的能量（△E=005-10ev）较紫外光（△E=1-20ev）低，当红外光照射分子时不足以引起分子中价电子能级的跃迁，而能引起分子振动能级和转动能级的跃迁，故红外吸收光谱又称为分子振动光谱或振转光谱。2、红外光谱的特点：特征性强、适用范围广。红外光谱对化合物的鉴定和有机物的结构分析具有鲜明的特征性，构成化合物的原子质量不同、化学键的性质不同、原子的连接次序和空间位置不同都会造成红外光谱的差别。红外光谱对样品的适用性相当广泛，无论固态、液态或气态都可进行测定。3、红外光谱波长覆盖区域：076 mm ~ 1000mm红外光按其波长的不同又划分为三个区段。（1）近红外：波长在076-25mm之间（波数12820-4000cm-1）（2） 中红外：波长在25-25mm（在4000-400 cm-1）通常所用的红外光谱是在这一段的（25-15mm，即 4000-660 cm-1）光谱范围，本章内容仅限于中红外光谱。（3） 远红外：波长在25~1000mm（在400-10 cm-1）转动光谱出现在远红外区。4、红外光谱图：当物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，从原来的振动能级跃迁到能量较高的振动能级，将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到红外光谱图。5、红外光谱表示 *** ：（1）红外光谱图红外光谱图以透光率T ％为纵坐标，表示吸收强度，以波长l ( mm) 或波数 s (cm-1)为横坐标，表示吸收峰的位置，现主要以波数作横坐标。波数是频率的一种表示 *** （表示每厘米长的光波中波的数目）。通过吸收峰的位置、相对强度及峰的形状提供化合物结构信息，其中以吸收峰的位置最为重要。（2）将吸收峰以文字形式表示：如下图可表示为，3525cm-1（m)，3097cm-1(m)， 1637cm-1(s)。这种 *** 指出了吸收峰的归属，带有图谱解析的作用。
第二节 各类化合物的红外光谱特征有机化合物 的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。一般来说，组成分子的各种基团如C-H、 C-N 、C=C、 C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。一、烷烃烷烃中只有C-H键组成的C-H，CH2，CH3基团，纯烷烃的吸收峰只有C-H的伸缩、弯曲振动和C-C骨架振动。1、νC-H 烷烃的C-H伸缩振动频率一般不超过3000cm-1，甲基和亚甲基的C-H伸缩分别有对称和不对称振动相应出现四个吸收峰，甲基的C-H伸缩振动，对称的出现在2872cm-1，不对称的出现在2962cm-1；亚甲基的对称出现在2853cm-1，不对称的出现在2926 cm-1。一般不对称的吸收强度稍强，在高分辨的红外仪（光栅型），可以在2853-2962 cm-1处，清楚地观察到这四个峰，而在低分辨的仪器中，两两重叠只能看到两个峰。如下图：注意：环丙烷的VC-H移向高频，出现在3080-3040cm-1（S）叔C-H的伸缩吸收很弱，（ 2890cm-1左右 ）通常消失在其它脂肪族的C-H吸收中，对于鉴定分析用途不大。2、δC-H ： C-H弯曲振动在1460cm-1和1380cm-1处有特征吸收，前者归于甲基及次甲基的不对称δC-H，后者归于甲基的δS 1380cm-1峰对结构非常敏感，对于识别甲基很有用。（1）孤立甲基在1380cm-1附近出现单峰，其强度对分子中甲基数目的增多而增强，（2）偕二甲基 –CH（CH3)2 此峰变为双峰（1391- 1380cm-1（S）和1372-1365 cm-1（S）），而且两个峰的强度大约相等。1380cm-1附近出现双峰是验证分子中有偕二甲基的根据，（必须注意：环己烷醇、甾体和二萜类含有的乙酰氧基-OOC-CH3，其中甲基在1380-1365 cm-1出现双峰，不要误认为分子中有异丙基）。
（3）叔丁基1380 cm-1的峰也分裂为双峰，但这两个峰一强一弱（1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰），足以与偕二甲基区分。（4）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2面内摇摆），它在鉴别上是有用的。3、C-C骨架振动在1250-800cm-1范围，因特征性不强用途不大。总结：d C-H 1460 , 1380cm-1孤立的甲基－CH31380单峰C(CH3)2 1380双峰，强度1:1 （1391- 1380cm-1, 1372-1365 cm- 1）－C(CH3)3 1380双峰，强度1:2（低频率为高频率峰强度的2倍） ( 1380 cm-1为弱峰，1365 cm-1峰为强峰）当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2以内摇摆），它在鉴别上是有用的。二、烯烃 烯烃分子有三类特征吸收峰（ν=C-H、νC=C、δ=C-H）1、ν＝C-H（包括苯环的C-H、环丙烷的C-H）在3000cm-1以上，苯出现在3010-3100cm-1的范围内，在甲基及亚甲基伸缩振动大峰左侧出现一个小峰，这是识别不饱和化合物的一个有效特征吸收。2、νC=C孤立烯烃双键的伸缩振动吸收位置在1680-1600cm-1，其强度和位置决定于双键碳原子取代基数目及其性质。分子对称性越高，吸收峰越弱。如果有四个取代烷基时，常常不能看到它的吸收峰，一元取代烯 RCH=CH2 和偏二取代烯 R2C=CH2的νC=C 强于三元取代烯 R2C=CHR 和四元取代烯 R2C=CH2；顺式强于反式，末端双键强于链中双键。
（1）C5以上无张力环烯的νC=C 与开链烯的频率相同，环张力愈大，νC=C 环内愈低，但环外双键νC=C 愈高。（2） 在共轭体系中，由于共轭使键趋于平均化，而使C=C的力常数降低，伸缩振动向低波移， 例如 C=C-C=C中，C=C 吸收移至1600cm-1区域，由于两个 C=C 的振动偶合 在1650cm-1 有时还能看到另一个峰，但1600cm-1 的峰是鉴定共轭双键的特征峰。3 δC-H 面内变形振动在1500-1000cm-1，结构不敏感，也不特征，用途不大。面外弯曲振动在1000-700cm-1，对结构敏感，对不同类型的烯烃有其特征吸收，而且比较固定，可以借以判断双键取代情况和构型很有用，如：RCH=CH2 995-985 cm-1 (s) δ-CH=935-905cm-1 (s) δ=CH2R2C=CH2 895-885 cm-1 (s) 三、炔烃：有三个特征带：ν≡C-H ，δ≡C-H ， ν C≡C1、 ν≡C-H在四氯化碳溶液中位于3320-3310cm-1，强峰，固体或液体时在3300-3250cm-1。峰形较窄，易于OH和NH区别开。2、 δ≡C-H≡C-H的面外弯曲振动通常在900-610cm-1出现一宽的谱带，有时在1375-1225cm-1处，出现它的倍频峰，此峰也很宽，但很弱。3、 ν C≡C碳碳叁键的力常数比碳碳双键的高得多，所以C≡C的伸缩振动出现在高波数区域。一般一元取代炔烃 RC≡CH 的νC≡C在2140-2100cm-1，二元取代炔烃在 RC≡CR1 的νC≡C 在2260-2190cm-1，乙炔和二取代乙炔因分子对称，没有VC≡C的吸收峰。所以看不到νC≡C的谱带，不一定表示没有C≡C。
四、芳香烃的红外光谱芳香族化合物有三种特征吸收带：即苯环上的芳氢伸缩振动，面外弯曲振动和骨架振动。1、芳环上的νC-H3010-3080cm-1（m）2、芳环的骨架伸缩振动νC-C1650-1450cm-1（m）出现2～4个吸收峰，由于芳环为一共轭体系，其C=C伸缩振动频率位于双键区的低频一端，往往1500cm-1附近的吸收峰比1600cm-1强。3、 芳环的面外弯曲振动 (g=C-H )在650-900cm-1，这一区域的吸收峰位置与芳环上取代基性质无关,而与芳环上相连H的个数有关，相连H越多, g=C-H 振动频率愈低,吸收强度越大五、醇和酚羟基化合物有三个特征吸收带，即νO-H ， νC-O，δO-H。 1、 νO-H游离的醇和酚的νO-H在3700-3500cm-1以内（峰尖、强），缔和的羟基在3500-3200cm-1以内峰形强而宽。大部分是以氢键缔和的形式存在，只有在气相和非极性溶剂中，很稀的溶液内减少分子间氢键，出现游离的νO-H吸收带，分子间氢键与溶液浓度有关，形成分子内氢键的与浓度无关，但频率更低，例如水杨醛、邻硝基苯酚、邻羟基苯乙酮等。它们VO-H出现在3200-2500cm-1。2、 δO-H醇和酚的δO-H（面内弯曲振动） 吸收带在1500~1300cm-1附近。3、 νC-O位于1250~1000cm-1附近，通常是谱图中最强吸收峰之一，可根据这个区域的吸收峰确定伯醇、仲醇和叔醇。各种醇的δO-H和νC-O的吸收如下：范围 δO-H （面内）cm-1 νC-O cm-1伯醇 1350-1260 1050
仲醇 1350-1260 1100叔醇 1410-1310 1150酚 1410-1310 1300-1200 六、醚醚的特征吸收谱带是C-O-C不对称伸缩振动谱带，各种醚的不对称νC-O-C 为：1、 脂肪醚： 1150-1060cm-1（s）2、 芳香醚 两个 C-O 伸缩振动吸收1270 ~ 1230 cm-1（为 Ar-O 伸缩）1050 ~ 1000 cm-1（为 R-O 伸缩3、乙烯醚： 1225-1200cm-1（s）注意: 醇、酯和内酯在此区域附近也有吸收，但光谱中同时存在 –OH 和 C=O 其它特征峰时。4、六元环中的 C-O-C 基团与无环醚中的此基团的吸收具有相同的频率当环变小时，不对称 C-O-C 伸缩振动逐渐向低波移。5、在环氧乙烷类中有三条特征谱带可作为这种基团的存在的标志：1280-1240cm-1 （S-m） 环的不对称伸缩振动950-810cm-1 （S-m） 环的对称伸缩振动 840-750cm-1 （S）七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）羰基吸收峰是在1900-1600cm-1区域出现强的C=O伸缩吸收谱带，这个谱带由于其位置的相对恒、强度高、受干扰小，已成为红外光谱图中最容易辨别的谱带之一。此吸收峰最常出现在1755-1670cm-1，但不同类别的化合物 C=O 吸收峰也各不相同。
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红外谱图基础知识
之一节：概述
1、 红外吸收光谱与紫外吸收光谱一样是一种分子吸收光谱。红外光的能量（△E=00
拉曼光谱（Raman spectra），是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家CV拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析 *** 。

拉曼散射光谱具有以下明显的特征
a拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；
b 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
拉曼光谱技术的优越性
提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。
1 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
2 拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器。
3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。
4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有02-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。
5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。
定性鉴别
拉曼光谱可提供任何分子中官能基团的结构信息。因此可用来鉴别试验和结构解析。多晶现象可以参照红外的处理。
定量测定
拉曼谱带的强度与待测物浓度的关系遵守比尔定律：IV=KLCI0其中IV是给定波长处的峰强，K代表仪器和样品的参数，L是光路长度，C是样品中特定组分的摩尔浓度，I0是激光强度。实际工作中，光路长度被更准确的描述为样品体积，这是一种描述激光聚焦和采集光学的仪器变量。上述等式是拉曼定量应用的基础。
拉曼光谱的原理
1、瑞利散射与拉曼散射
当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。其散射光的强度约占总散射光强度的10-6～10-10。拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换改变了光子的能量。
2、拉曼散射的产生
光子和样品分子之间的作用可以从能级之间的跃迁来分析。样品分子处于电子能级和振动能级的基态，入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量，但又不足以将分子激发到电子能级激发态。这样，样品分子吸收光子后到达一种准激发状态，又称为虚能态。样品分子在准激发态时是不稳定的，它将回到电子能级的基态。若分子回到电子能级基态中的振动能级基态，则光子的能量未发生改变，发生瑞利散射。如果样品分子回到电子能级基态中的较高振动能级即某些振动激发态，则散射的光子能量小于入射光子的能量，其波长大于入射光。这时散射光谱的瑞利散射谱线较低频率侧将出现一根拉曼散射光的谱线，称为Stokes线。如果样品分子在与入射光子作用前的瞬间不是处于电子能级基态的zui低振动能级，而是处于电子能级基态中的某个振动能级激发态，则入射光光子作用使之跃迁到准激发态后，该分子退激回到电子能级基态的振动能级基态，这样散射光能量大于入射光子能量，其谱线位于瑞利谱线的高频侧，称为antiStokes线。Stokes线和anti-Stokes线位于瑞利谱线两侧，间距相等。Stokes线和anti-Stokes线统称为拉曼谱线。由于振动能级间距还是比较大的，因此，根据波尔兹曼定律，在室温下，分子绝大多数处于振动能级基态，所以Stokes线的强度远远强于anti-Stokes线。拉曼光谱仪一般记录的都只是Stokes线。
3、拉曼位移(RamanShift)
斯托克斯与反斯托克斯散射光的频率与激发光源频率之差Δν统称为拉曼位移(RamanShift)。斯托克斯散射的强度通常要比反斯托克斯散射强度强得多，在拉曼光谱分析中，通常测定斯托克斯散射光线。拉曼位移取决于分子振动能级的变化，不同的化学键或基态有不同的振动方式，决定了其能级间的能量变化，因此，与之对应的拉曼位移是特征的。这是拉曼光谱进行分子结构定性分析的理论依据。
4、拉曼谱参数
拉曼谱的参数主要是谱峰的位置和强度。峰位是样品分子电子能级基态的振动态性质的一种反映，它是用入射光与散射光的波数差来表示的。峰位的移动与激发光的频率无关。拉曼散射强度与产生谱线的特定物质的浓度有关，成正比例关系。而在红外谱中，谱的强度与样品浓度成指数关系。)样品分子量也与拉曼散射有关，样品分子量增加，拉曼散射强度一般也会增加。对于一定的样品，强度I与入射光强度I0、散射光频率ns、分子极化率a有如下关系：I=CI0ns4a2(这里C是一个常数)。
5、拉曼散射的选择定则
外加交变电磁场作用于分子内的原子核和核外电子，可以使分子电荷分布的形状发生畸变，产生诱导偶极矩。极化率是分子在外加交变电磁场作用下产生诱导偶极矩大小的一种度量。极化率高，表明分子电荷分布容易发生变化。如果分子的振动过程中分子极化率也发生变化，则分子能对电磁波产生拉曼散射，称分子有拉曼活性。有红外活性的分子振动过程中有偶极矩的变化，而有拉曼活性的分子振动时伴随着分子极化率的改变。因此，具有固有偶极矩的极化基团，一般有明显的红外活性，而非极化基团没有明显的红外活性。拉曼光谱恰恰与红外光谱具有互补性。凡是具有对称中心的分子或基团，如果有红外活性，则没有拉曼活性；反之，如果没有红外活性，则拉曼活性比较明显。一般分子或基团多数是没有对称中心的，因而很多基团常常同时具有红外和拉曼活性。当然，具体到某个基团的某个振动，红外活性和拉曼活性强弱可能有所不同。有的基团如乙烯分子的扭曲振动，则既无红外活性又无拉曼活性。
红外光谱的原理
当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。
所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析 *** 。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。
当外界电磁波照射分子时，如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相等，该频率的电磁波就被该分子吸收，从而引起分子对应能级的跃迁，宏观表现为透射光强度变小。电磁波能量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一，这决定了吸收峰出现的位置。
红外吸收光谱产生的第二个条件是红外光与分子之间有偶合作用，为了满足这个条件，分子振动时其偶极矩必须发生变化。这实际上保证了红外光的能量能传递给分子，这种能量的传递是通过分子振动偶极矩的变化来实现的。
并非所有的振动都会产生红外吸收，只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收，这种振动称为红外活性振动；偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收，称为红外非活性振动。
分子的振动形式可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。前者是指原子沿键轴方向的往复运动，振动过程中键长发生变化。后者是指原子垂直于化学键方向的振动。通常用不同的符号表示不同的振动形式，例如，伸缩振动可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动，分别用 Vs 和Vas 表示。弯曲振动可分为面内弯曲振动(δ)和面外弯曲振动(γ)。
从理论上来说，每一个基本振动都能吸收与其频率相同的红外光，在红外光谱图对应的位置上出现一个吸收峰。实际上有一些振动分子没有偶极矩变化是红外非活性的；另外有一些振动的频率相同，发生简并；还有一些振动频率超出了仪器可以检测的范围，这些都使得实际红外谱图中的吸收峰数目大大低于理论值。
组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。不同化合物中，同一种官能团的吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但它不是出现在一个固定波数上，具体出现在哪一波数，与基团在分子中所处的环境有关。
引起基团频率位移的因素是多方面的，其中外部因素主要是分子所处的物理状态和化学环境，如温度效应和溶剂效应等。
对于导致基团频率位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应：如诱导效应、共轭效应、中介效应、偶极场效应等；机械效应：如质量效应、张力引起的键角效应、振动之间的耦合效应等。
这些问题虽然已有不少研究报道，并有较为系统的论述，但是，若想按照某种效应的结果来定量地预测有关基团频率位移的方向和大小，却往往难以做到，因为这些效应大都不是单一出现的。这样，在进行不同分子间的比较时就很困难。
另外氢键效应和配位效应也会导致基团频率位移，如果发生在分子间，则属于外部因素，若发生在分子内，则属于分子内部因素。
红外谱带的强度是一个振动跃迁概率的量度，而跃迁概率与分子振动时偶极矩的变化大小有关，偶极矩变化愈大，谱带强度愈大。偶极矩的变化与基团本身固有的偶极矩有关，故基团极性越强，振动时偶极矩变化越大，吸收谱带越强；分子的对称性越高，振动时偶极矩变化越小，吸收谱带越弱。
红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱。
红外光谱的分区
通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(075~25μm)、中红外区(25~25μm)和远红外区(25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。
由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。通常所说的红外光谱即指中红外光谱。
应用
红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。
红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。
红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。
另外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的结构鉴定。
红外光谱不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性的判据，而且还可以作为表征和鉴别化学物种的 *** 。
例如气态水分子是非线性的三原子分子，它的v1=3652厘米、v3=3756厘米、v2=1596厘米而在液态水分子的红外光谱中，由于水分子间的氢键作用，使v1和v3的伸缩振动谱带叠加在一起，在3402厘米处出现一条宽谱带，它的变角振动v2位于1647厘米。
在重水中，由于氘的原子质量比氢大，使重水的v1和v3重叠谱带移至2502厘米处，v2为1210厘米。以上现象说明水和重水的结构虽然很相近，但红外光谱的差别是很大的。
红外光谱具有高度的特征性，所以采用与标准化合物的红外光谱对比的 *** 来做分析鉴定已很普遍，并已有几种标准红外光谱汇集成册出版，如《萨特勒标准红外光栅光谱集》收集了十万多个化合物的红外光谱图。近年来又将些这图谱贮存在计算机中，用来对比和检索。
参考资料：
