紅外光譜技術及其應用進展紅外光譜技術及其應用進展紅外光譜技術及其應用進展xxx公司紅外光譜技術及其應用進展文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度 紅外光譜技術及其應用進展蘇雄5319集寧師范學院化學系09級化學3班內蒙古烏蘭察布市012000摘要波數13000~10cm-1或波長~1000μm

之間稱為紅外區，在此范圍內的物質吸收紅外輻射后，因分子振動、轉動、或晶格等運動產生偶極矩變化，形成可觀測的紅外光譜。紅外光譜技術的發展進程和紅外光譜技術分析速度快，分析效率高，分析成本低，測試重現性好等特點。紅外光譜技術在制漿造紙工業中木素的定性和結構分析、木素的定量分析、研究纖維素的結晶結構、測定紙漿Kappa值等，以及在臨床醫學和藥學方面，農業方面，以及食品方面在食品中農藥殘留檢測、環境科學中水環境監測、固體環境監測、氣體環境監測，石油工業中對于油品成分，含量等方面的分析有廣泛應用。關鍵詞紅外光譜；特點；應用引言分子振動、轉動、或晶格等運動產生偶極矩變化，形成可觀測的紅外光譜。紅外光譜廣泛應用于分子結構的基礎研究和化學組成的分析領域,對有機化合物的定性分析具有鮮明的特征性。因此，紅外光譜有化合物“指紋”之稱，是鑒定有機化合物和結構分析的重要工具。由于其專屬性強各種基因吸收帶信息多，固可用于固體、液體和氣體定性和定量分析[1]。由于用紅外光譜作樣品分析時基本不需要處理，且不破壞和消耗樣品，自身又無環境污染，因而被廣泛運用，目前紅外光譜廣泛已應用于制漿造紙工業、臨床醫學和藥學方面、農業方面、食品方面、環境科學、石油工業等學科領域，并隨著技術和研究的深入越來越受到重視。1、紅外光譜法的基本原理紅外吸收光譜是由分子振動能級的躍遷同時伴隨轉動能級躍遷而產生的，因此，紅外光譜的吸收峰是有一定寬度的吸收帶。物質吸收紅外光應滿足兩個條件，即輻射應具有剛好能滿足物質振動能級躍遷時所需的能量；輻射與物質之間有偶合作用。因此當一定頻率的紅外光照射分子時如果分子中某個基團的振動頻率與其一致，同時分子在振動中伴隨有偶極矩變化，這時物質的分子就產生紅外吸收。分子內的原子在其平衡位置上處于不斷振動的狀態，對于非極性完全對稱的雙原子分子，分子振動并不引起偶極矩的改變，因此它與紅外光不發生偶合，所以不產生紅外吸收；當分子是一個偶極分子，由于分子中的振動使得正負電荷中心距離的瞬間值不斷改變，因而分子的偶極矩也不斷改變，分子的振動頻率與分子的偶極矩的變化頻率相匹配時，分子的振動才能與紅外光發生偶合而增大其振動能，使得振幅加大，即分子由原來的振動基態躍遷到激發態?？梢姴⒎撬械恼駝佣紩a生紅外吸收。凡能產生紅外吸收的振動，稱為紅外活性振動，否則就是紅外非活性振動。除了對稱分子外，幾乎所有具有不同結構的化合物都有不同的紅外光譜。譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動特性相對應，所以紅外吸收光譜是確定化學基團、鑒定未知物結構的重要工具之一。2、紅外光譜儀的發展進程[2]紅外光譜儀的發展共經歷了三代。第一代是基于棱鏡對紅外輻射的色散而實現分光的,屬棱鏡式紅外分光光度計。其缺點是光學材料制造費事,分辨本領較低,而且儀器要求嚴格(恒溫恒濕)。第二代是基于光柵的衍射而實現分光的,屬光柵式紅外分光光度計,與第一代相比,分辨能力有很大提高,且能量較高,價格便宜,對恒溫、恒濕要求不高,是紅外分光光度計發展的方向。隨著電子技術的發展,出現了第三代紅外光譜儀,這就是基于干涉調頻分光的傅里葉變換紅外光譜儀,它的出現為紅外光譜的應用開辟了許多新的應用領域。目前,傅里葉紅外光譜分析是近代環境科學分析技術中的一個重要手段,主要用于環境污染監測、突發性污染控制和污染物質分析。根據波數范圍可分為近紅外(13000~4000cm-1)、中紅外(4000~400cm-1)和遠紅外(400~100cm-1)區域。3、紅外光譜技術的特點紅外光譜技術之所以能成為現代結構化學、分析化學最常用和不可缺少的工具，以及近年來發展最快的譜學方法之一，是由其技術特點所決定的，紅外光譜分析的主要技術特點如下：（1）分析速度快，由于光譜的測量過程一般可在1min內完成（多通道儀器可在1sec之內完成），可迅速測定出樣品的組成或性質。（2）分析效率高。通過一次光譜的測量和已建立的相應的校正模型，可同時對樣品的多個組成或性質進行測定。在工業分析中，可實現由單項目操作向車間化多指標同時分析的飛躍，這一點對多指標監控的生產過程分析非常重要，在不增加分析人員的情況下可以保證分析頻次和分析質量從而保證生產裝置的平穩運行。（3）分析成本低。紅外光譜在分析過程中不需要消耗樣品，自身出消耗一點電外幾乎無其他消耗，與常用的標準或參考方法相比，測試費用可大幅度降低（4）測試重現性好。由于光譜測量的穩定性，測試結果很少受人為因素的影響，與標準或參考方法相比，紅外光譜一般顯出更好的重現性。(5)現代紅外光譜分析也有其固定的特點，一是測試靈敏度相對較低，這主要是因為紅外光譜作為分子振動的非諧振吸收躍遷幾率較低。二是一種間接分析技術方法所依賴的模型必須事先用標準方法或參考方法對一定范圍內的樣品測定出組成或性質數據。因此模型的建立需要一定的化學計量學知識、費用和時間，另外分析結果的準確性與模型建立的質量和模型的合理使用有很大的關系。4、紅外光譜技術的應用、在臨床醫學和藥學方面的應用鑒于每個化合物都有自己獨特的紅外光譜,除特殊情況外,目前尚未發現兩種不同的化合物具有相同的紅外光譜,所以紅外光譜為藥品質量的監測提供了快速準確的方法。如藥材天麻、阿膠,西藥紅霉素、環磷酰胺的監測和抗肝炎藥聯笨雙酯同質異晶體的研究。紅外光譜在臨床疾病檢測方面也有廣泛的應用,如利用紅外光譜法對冠心病、動脈硬化、糖尿病、癌癥的檢測。紅外光譜法測定蛋白質基體中的葡萄糖含量。以及用FT-Raman光譜在700~1900cm-1處的差異,對胃、牙齒、血管、肝等人體組織的研究可用于體內診斷。近紅外光譜還用于血液中血紅蛋白、血糖及其他成分的測定及臨床研究[4],均取得較好的結果。、在農業方面的應用紅外光譜成功的用于農產品的品質分析,進而擴展到污染物的測定[3],煙草、咖啡的分類[14]、農產品產地來源鑒別[5]，還用于檢測可耕土壤的物理和化學變化[6]，光導纖維探頭的出現,NIR技術可直接用于糧食或水果傳送帶上進行產品分撿[7]。在農業領域,近紅外光譜可通過漫反射方法,將測定探頭直接安裝在糧食的谷物傳送帶上,檢驗種子或作物的質量,如水分、蛋白含量及小麥硬度的測定[7]。還用于作物及飼料中的油脂、氨基酸、糖分、灰粉等含量的測定以及谷物中污染物的測定[8];近紅外光譜還被用于煙草的分類、棉花纖維、飼料中蛋白及纖維素的測定,并用于監測可耕土壤中的物理和化學變化[9]。5、展望紅外光譜技術的研究與應用盡管在我國起步較晚,但在農副產品、食品、環境科學及石油化工領域的研究應用取得很大的進展,隨著儀器和光譜處理化學計量學軟件的國產化及各類應用模型的開發,紅外光譜作為一種綠色、快速、高效、適合在線的分析技術將會在更多的領域得到開發和應用。參考文獻：[1]曾泳淮,林樹昌.儀器分析[M].北京:高等教育出版社,2004.[2]李英華等.紅外光譜技術在環境科學中的應用與展望[J].光譜學與光譜分析，2008,28（10）:25.[3]徐美娟等.制漿造紙工業中紅外光譜技術的應用[J].黑龍紙,2003(2):6~8.[4]劉士亮.ZDPM型液壓盤磨機中濃打漿生產應用.中國造紙,2000(4):14~18.[5]劉士亮.中濃打漿對廢紙漿的優化處理.中華紙業,2002(10):38~39.[6]閻東波.紙頁勻度的一種表征方法.中國造紙,1997(6):6~10.[7]齊偉紅,尚少革.2235紅外水分傳感器的使用及維護.紙和造紙,2000(6)[8]Kiiskinen.,KukkonenH.K.,PakarinenP.I.etal.Infraredthemographyexaminationofpaperstructure.TappiJ.,1997,80(4):159~1