红外光谱仪操作步骤及注意事项

红外光谱仪的操作核心是“消除干扰+捕捉样品特征”，其中样品制备和背景校正是关键步骤。通过上述流程，可获得清晰的红外谱图，用于官能团鉴定、化合物鉴别、定量分析（如药物纯度检测、材料成分分析）。

一、红外光谱仪工作原理

红外光谱仪通过检测物质分子对红外光的特征吸收来分析其化学结构，核心原理是分子振动能级跃迁。目前主流仪器为傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），其工作流程如下：

1.光源发射：红外光源（如硅碳棒）产生宽波长红外光。

2.干涉分光：红外光进入迈克尔逊干涉仪，动镜移动产生光程差，形成干涉光信号。

3.样品作用：干涉光穿透样品，特定波长的光被化学键振动吸收。

4.信号检测：探测器（如热电偶）将吸收后的干涉信号转换为电信号。

5.数据处理：计算机对干涉图进行傅里叶变换，生成红外光谱图（横坐标为波数cm⁻¹，纵坐标为吸光度）。

✅关键点：FTIR的核心优势是高分辨率、宽波长覆盖（可延伸至远红外区），且扫描速度快。

二、红外光谱仪的操作流程

样品制备→仪器初始化→背景采集→样品测试→谱图分析

核心是通过背景校正，消除环境干扰，获取样品的特征红外吸收谱图。以下是详细步骤及注意事项：

1、操作前准备（关键：样品处理）

红外光谱的准确性80%取决于制样，需根据样品状态选择合适方法：

a. 固体样品（最常用压片法）

材料：1-2mg固体样品+ 200mg干燥KBr（光学级，120℃烘4h以上，避免水分吸收）。

步骤：
① 将样品与KBr一起放入玛瑙研钵（避免污染），研磨至200目以下（粉末极细，减少光散射）；
② 将混合粉末装入压片模具，抽真空2分钟（去除样品中的微量水分）；
③ 加压至0.8-1GPa（8-10T/cm²），维持2-5分钟，制成透明/半透明薄片（厚度≤0.5mm，避免谱图出现干涉条纹）。

b. 液体样品（液膜法）

材料：抛光的NaCl/ KBr晶体片（红外透明，不与液体反应）。

步骤：
在一片晶体片上滴1-2滴液体，盖上另一片，使样品均匀铺成薄液膜（粘度大的样品可直接涂在单片晶体上）。

c. 表面/薄膜样品（ATR法，衰减全反射）

适用场景：固体表面、粘稠样品（如橡胶、涂料）或难制样的样品。

步骤：
将ATR附件（如ZnSe晶体，折射率2.4）安装在仪器光路中，样品待测表面紧贴晶体（避免空气间隙），无需研磨或稀释。

2、仪器操作流程（以傅里叶变换红外光谱仪为例）仪器初始化

打开主机、计算机，启动操作软件（如赛默飞OMNIC、布鲁克OPUS）；

等待仪器自检完成（确认光源、干涉仪、检测器工作正常）。

采集背景光谱

目的：消除环境中CO₂、水分的干扰（这些物质在红外区有强吸收）；

操作：将空白样品（如空KBr片、干净的晶体片或ATR附件的“空气背景”）放入样品仓，点击软件“背景采集”，输入名称后开始扫描。

背景更新：每次测试前需重新采集背景（环境中的CO₂、水分会变化），否则谱图会有杂峰。

样品测试

背景采集完成后，取出空白样品，放入制备好的待测样品（固体片、液体液膜或ATR样品），关闭样品仓盖；

点击软件“样品采集”，输入样品名称，选择扫描范围（通常4000-400cm⁻¹，覆盖中红外区），开始扫描。

谱图处理与分析

扫描完成后，软件自动生成“透过率（T%）vs 波数（cm⁻¹）”谱图；

谱图处理：
① 基线校正：消除谱图的漂移（如背景中的杂峰）；
② 峰值标记：识别特征吸收峰（如-OH的3200-3600cm⁻¹、C=O的1700-1750cm⁻¹）；
③ 谱库检索：与标准谱库（如Sadtler）对比，鉴定化合物结构。

仪器关闭

测试完成后，取出样品，清理样品仓（避免残留样品腐蚀光学元件）；

关闭软件，依次关闭主机、计算机电源；

长期不用时，每周开机1-2次（每次半天），同时开除湿机（保持实验室湿度≤65%，防止仪器受潮）。

三、关键注意事项

1、样品制备规范

固体样品（压片法）：

样品中不得含游离水（水会侵蚀窗片，且在1600-3600cm⁻¹有强吸收，导致谱图变形）；固体样品需在红外灯下烘5-10分钟。

液体样品（液膜法）：

控制液膜厚度（过厚引起强吸收峰饱和，过薄导致信号弱）。

挥发性/腐蚀性样品需用密封液体池，防止损伤光学元件。

特殊样品：

含金属粉末或气泡的样品需预处理，避免散射干扰；不透明固体推荐使用ATR附件（衰减全反射技术）

2、仪器操作与环境控制环境要求：

温度15-30℃，湿度≤65%，配备稳压电源和除湿机。

傅里叶型仪器对CO₂敏感，实验室需限制人员流动并通风。

开机流程：

预热≥30分钟，待光源和检测器稳定后再测试（避免基线漂移）。

参数设置：

分辨率选择：常规有机物分析推荐4cm⁻¹，高精度需8cm⁻¹以上。

扫描次数：低浓度样品可增至64次以提高信噪比。

3、维护与校准
日常保养：

每周开机≥2次，每次半天，防止光学元件受潮。

AR晶体用后需以乙醇/**清洁，避免划伤；液体池窗片存放于干燥盒。

关键耗材：

液氮制冷型检测器需定期补充液氮（维持液面安全线）。

压片模具使KBr残留，涂防锈油。

干扰规避：

远离大功率设备，单独电源接地

安全提示：测试腐蚀性样品时务必佩戴防护用具，并确保样品室密封。

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