近代傅里叶变换红外光谱技术及应用 上PDF电子书下载

目录 1

第一章 傅里叶变换光谱学的基本原理 1

第一节 引言 1

第二节 干涉仪和干涉图 3

第三节 傅里叶变换光谱学的基本方程 6

第四节 分辨率，仪器谱线函数 7

第五节 傅里叶变换的实施，干涉图取样 13

第六节 傅里叶变换光谱学方法的基本优点 16

第七节 切趾 20

第八节 相位误差及其修正 24

第九节 傅里叶变换光谱仪的噪声和信噪比 29

第十节 傅里叶变换光谱学的计算技术 33

一、经典的傅里叶变换计算方法 33

二、快速傅里叶变换算法 35

三、傅里叶变换谱的实时显示和微处理计算系统 39

第十一节 傅里叶变换光谱学的几种工作模式 40

一、干涉图快扫描和步进扫描模式 40

二、非对称傅里叶变换光谱学 43

三、双光束傅里叶变换光谱方法 45

四、使用同步辐射光源的傅里叶变换红外光谱 48

参考文献 51

第二章 傅里叶变换红外光谱仪 54

第一节 FTIR光谱仪的基本组成 55

第二节 FTIR光谱仪的光学系统 56

一、经典干涉仪及其性能 56

二、干涉仪的改进与发展 61

三、光路变革 72

四、光源的种类和特点 78

五、FTIR光谱仪检测器的种类和特点 81

一、FTIR光谱仪电路 85

第三节 FTIR光谱仪的电路系统和计算机 85

二、FTIR光谱仪用计算机 87

第四节 新型FTIR光谱仪的功能和选择 90

参考文献 100

第三章 红外透射光谱的样品制备与数据处理 101

第一节 透射光谱的样品制备 101

一、中红外区的透光材料 101

二、固体样品的制备技术 104

三、液体样品的制备技术 109

四、气体样品的制备技术 114

第二节 透射光谱的常用数据处理 116

一、数据采集参数的作用与选择 116

二、光谱坐标的变换 119

三、加谱 120

四、差谱 122

六、平滑技术 126

五、乘谱 126

七、基线校正 127

八、使谱图某一区域变为空白或生成直线 128

九、峰值及峰谷位置的求取 128

十、吸收峰积分强度的计算 129

十一、导数光谱（微分光谱） 130

十二、计算机分峰 131

参考文献 135

第四章 红外光谱反射技术及其在LB膜研究中的应用 136

第一节 概述 136

第二节 衰减全反射光谱及其在LB膜研究中的应用 137

一、衰减全反射光谱的原理 137

二、衰减全反射光谱光路设置和谱学特点 139

三、改善ATR信噪比的方法和ATR技术局限性 141

四、ATR技术在LB膜研究中的应用 142

一、反射吸收光谱测量原理和光路设置 146

第三节 反射吸收光谱和LB膜的IR研究 146

二、反射吸收光谱技术谱学特点和应用限制 148

三、改善反射吸收光谱信噪比和灵敏度的方法 149

四、反射吸收光谱技术在薄膜研究中的应用 150

五、CQ型掠角反射吸收装置 152

第四节 偏振调制反射吸收光谱简介 153

一、PMRAS测量原理 153

二、PMRAS的特点 154

第五节 漫反射光谱技术简介 155

一、漫反射原理和特点 155

二、漫反射装置 156

三、漫反射光谱的测量和K-M方程 156

参考文献 158

第五章 傅里叶变换远红外光谱技术及应用 159

第一节 远红外光谱的特点 159

第二节 远红外光谱仪器的特点 160

一、远红外光源 161

二、干涉仪 162

三、检测器 163

第三节 影响远红外测量的因素 164

一、水汽对远红外测量的影响 164

二、噪声对远红外测量的影响 166

三、各种测试条件对远红外光谱的影响 167

第四节 远红外光谱样品的制备 167

一、固体样品的制样方法 167

二、液体样品的制样方法 169

三、气体样品的测定 170

第五节 远红外光谱的应用 171

一、重原子之间的伸缩振动和弯曲振动 171

二、气体或液体分子的扭转振动 174

三、环状分子的环变形（环折叠）振动 177

四、分子间氢键振动 178

五、晶格振动 180

六、气体分子的纯转动 181

参考文献 185

第六章 傅里叶变换红外光谱联用技术 187

第一节 气相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（GC/FTIR） 187

一、联用系统的气相色谱部分 190

二、光管 191

三、GC/FTIR联机的光谱仪部分 193

四、数据采集和官能团色谱 194

五、重建色谱图 196

六、气相红外光谱的解析 198

七、冷冻捕集接口 201

第二节 高效液相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（HPLC/FTIR） 203

一、流动池法 204

二、流动相去除法 208

一、流动池法 213

第三节 超临界流体色谱-傅里叶变换红外光谱联用（SFC/FTIR） 213

二、流动相去除法 215

第四节 薄层色谱-傅里叶变换红外光谱联用（TLC/FTIR） 217

一、原位TLC/FTIR 217

二、光声光谱（PAS）检测法 218

三、自动洗脱物转移方法 218

第五节 热重分析-傅里叶变换红外光谱联用（TGA/FTIR） 220

一、常规红外气体池 221

二、光管接口 221

三、TGA/FTIR专用接口装置 221

参考文献 224

第七章 傅里叶变换红外光谱显微技术及应用 227

第一节 导言 227

第二节 红外显微镜原理和仪器结构 228

一、非同轴光路系统红外显微镜 228

二、同轴光路红外显微镜 229

三、红外显微镜品种 230

第三节 红外显微镜系统影响因素 231

一、光阑孔径的影响 231

二、红外显微镜吸光度的影响 233

三、红外显微镜的信噪比 233

第四节 红外显微镜的性能特点 234

一、红外显微镜的特点 234

二、红外显微镜使用的局限性 235

第五节 红外显微镜测试技术 236

一、红外显微镜测试方法 236

二、红外显微镜的样品超薄切片测试技术 236

第六节 红外显微镜的应用 237

一、红外显微镜在法庭科学中的应用 237

二、红外显微镜在聚合物研究中的应用 240

三、红外显微镜在微区分析中的应用 241

四、红外显微镜在生化物质研究中的应用 242

五、扫描红外探针的应用 243

第七节 高压金刚石池微量采样技术 244

一、高压金刚石池的结构 244

二、高压金刚石池微量采样操作技术 244

三、高压金刚石池采样方法的改进 245

第八节 高压金刚石池（DAC）微量采样技术的应用 246

一、DAC在油漆检验中的应用 246

二、DAC在塑料、树脂和橡胶等高分子物质检验中的应用 247

三、DAC在纤维检验中的应用 247

四、DAC在爆炸物检验中的应用 248

参考文献 249

第八章 傅里叶变换近红外光谱技术及应用 251

第一节 傅里叶变换近红外光谱分析导论 251

一、近红外光谱分析的发展简史 251

二、近红外光谱的信号特征 252

三、近红外光谱的信息特征 253

四、近红外光谱的应用特征 255

第二节 有机物近红外光谱学基础 256

一、C—H键的近红外吸收带 257

二、N—H键的近红外吸收带 259

三、O—H键的近红外吸收带 260

四、其它有机分子的近红外吸收带 261

第三节 近红外光谱仪器与常规近红外分析方法 262

一、色散型近红外分光光度计 262

二、傅里叶变换近红外光谱仪 263

三、近红外光谱常规分析方法 265

第四节 傅里叶变换近红外漫反射光谱分析基础 268

一、漫反射光谱参数 268

二、多组分样品NIRDRS的理论 272

一、复杂样品近红外漫反射光谱分析的基本步骤 275

第五节 复杂样品近红外漫反射光谱分析的方法 275

二、复杂样品近红外漫反射光谱分析浓度定标方程的建立 276

三、建立浓度定标方程的实际步骤 276

四、多组分样品近红外漫反射光谱分析的浓度计算方程的优化 277

五、多组分样品近红外漫反射光谱分析的误差与降低误差的方法 279

第六节 化学计量学在近红外光谱分析中的应用 282

一、化学计量学在近红外光谱分析中的应用 282

二、逐步回归分析 283

三、主成分回归 284

四、偏最小二乘法 286

五、人工神经网络简介 288

附录：逐步回归分析程序及应用实例 289

参考文献 300

第九章 偏振红外光谱法 302

第一节 偏振红外光谱的原理 302

一、偏振光 302

二、偏振红外光谱的原理和特征 303

三、红外二向色性比 304

四、取向函数 305

第二节 偏振红外光谱的测定 306

一、偏振器 306

二、偏振红外光谱的测量方法 308

第三节 偏振红外光谱的应用 312

一、研究化合物的结构与构象 312

二、单分子膜分子取向与排列的研究 313

三、归属化合物红外光谱的谱带 313

四、高分子材料的取向、取向松弛及断裂过程的研究 314

五、分离重叠的红外谱带 315

六、在生物化学和生物物理研究中的应用 316

参考文献 321

第一节 红外透过压力容器 323

第十章 高压红外光谱法 323

一、耐高压的红外透过材料 324

二、高压红外吸收池的种类与结构 327

第二节 压强的单位和压强的标定 330

一、压强的单位 330

二、压强的标定 330

第三节 高压红外光谱法的应用 335

一、压力对光谱的影响 335

二、高压下的相转变研究 337

三、研究高压诱导产生的特殊晶型高聚物 339

四、研究高分子与气体间的相互作用 339

五、用于研究生化作用 339

六、反应动力学的研究 340

七、研究压力对分子构象的影响 341

八、红外光谱的谱带归属的研究 342

九、金刚石砧型高压池在刑事侦破研究中的应用 343

十、金刚石砧型高压池在地球化学和物理方面的应用 344

参考文献 346

第十一章 傅里叶变换红外光热光声光谱技术 348

第一节 前言 348

一、常规地解决样品不透明问题的方法 348

二、新的解决不透明样品问题的方法 348

第二节 FTIR光声光谱检测法基础 351

一、气体样品的光声检测法 351

二、固体样品的光声检测法 354

第三节 FTIR-PAS光谱仪 359

一、FTIR-PAS光谱仪与UV-VIS-PAS光谱仪比较 359

二、FTIR-PAS的光学系统 360

三、FTIR-PAS光谱仪的性能 361

四、光声探测器 362

第四节 FTIR-PAS的归一化 363

一、归一化的含意和方法 363

二、影响光声光谱的因素 364

第五节 FTIR-PAS实验技术 367

一、系统调整与检验 367

二、光声池的吹扫与充气 368

三、样品及其处理 369

四、增强光声信号的方法 370

五、光声饱和的判断与消除 371

六、参数选择 371

七、FTIR-PAS定量分析法 372

八、光声光谱解析 373

九、光声光谱的计算机检索 374

十、光声光谱适用条件 375

第六节 FTIR-PAS应用举例 375

第七节 FTIR-PAS技术与其他制样技术的比较 380

参考文献 382

第一节 概述 383

第十二章 傅里叶变换红外动态光谱和时间分辨光谱 383

第三节 慢变化体系的研究 384

第二节 稳态平衡中的瞬间物种的研究 384

一、反应动力学方面的研究 385

二、变温下结构变化的研究 389

三、应变下聚合物结构的研究 392

第四节 快变化体系的测定 392

第五节 时间分辨光谱 394

一、什么是时间分辨傅里叶光谱 394

二、时间分辨FTIR/TRS的四种采集方式 395

三、时间分辨谱中“假线”（artifact）出现及模拟 398

四、FTIR/TRS应用 402

参考文献 408

第一节 导言 410

一、红外辐射的基本定律 410

第十三章 傅里叶变换红外发射光谱技术及其应用 410

二、FTIR发射光谱分析的测量方法 412

第二节 喷气式飞机燃料沉积物的FTIR发射光谱分析 414

第三节 FTIR发射光谱在表面润滑剂分析上的应用 417

一、表面残余润滑剂的分析 417

二、油酸和硅润滑油的FTIR发射光谱分析 422

三、润滑剂在摩擦过程中的FTIR发射光谱分析 423

第四节 FTIR发射光谱在金属氧化物催化剂研究上的应用 424

一、红外发射池 425

二、金属氧化物催化剂的FTIR发射光谱研究 426

三、催化剂热分解的FTIR发射光谱研究 430

第五节 矿物的FTIR发射光谱 431

一、高温矿物及其热相变的FTIR发射光谱 431

二、低温矿石的FTIR发射光谱 434

第六节 农药样品的FTIR发射光谱 437

参考文献 440

第十四章 遥感技术在傅里叶变换红外光谱中的应用 442

第一节 基本原理 443

一、红外源辐射光谱能量分布测量原理与方法 443

二、傅里叶变换红外光谱遥测气体组分 446

第二节 仪器的基本结构 449

第三节 遥感傅里叶变换红外光谱对工业排放气体的监测 450

一、燃煤发电厂排烟污染的测定 450

二、水泥厂水泥窑排放气体的测定 452

三、炼油厂排放气体的测定 452

四、化肥厂污水处理池对大气污染的测定 453

五、制砖窑上空污染的测定 454

第四节 燃油发动机尾气的FTIR遥感分析 455

一、红外辐射光源的选择 455

二、喷气式飞机尾气的测定 456

三、靶机尾气的FTIR遥感分析 457

四、摩托车尾气的FTIR遥感测定 458

五、水上摩托快艇尾气的FTIR遥感分析 459

第五节 用遥感傅里叶变换红外光谱研究固体推进剂的燃烧 460

一、固体推进剂燃烧辐射的红外光谱能量分布 460

二、燃烧产物的浓度测定 461

第六节 森林火灾的报警 462

第七节 傅里叶变换红外光谱遥测热气体温度 463

一、Herget测温法 463

二、Wang Junde测温法 465

三、分子发射基带最大强度光谱线测温法 467

第八节 傅里叶变换红外光谱遥测某些特殊红外辐射源的红外光谱能量分布 469

一、红外诱饵炬光谱能量分布的遥测 469

二、喷气式飞机尾气红外辐射能量分布 471

结论 472

参考文献 473

第一节 分子振动光谱理论的进展 474

一、引言 474

第十五章 分子振动光谱理论和计算 474

二、振动频率理论——简正坐标分析 475

三、振动谱带强度理论（价键光学理论） 476

四、展望 478

第二节 分子振动光谱的理论分析（频率理论） 479

一、笛卡儿位移坐标和振动久期方程 480

二、内坐标 482

三、G矩阵 484

四、力场和F矩阵 486

五、简正坐标 488

六、对称坐标 491

七、势能分布 493

八、简正振动的模式图 494

九、均方振幅 496

十、水分子的振动光谱 497

十一、同位素分子的振动光谱 503

十二、氯仿分子振动的简正坐标分析 505

十三、NRCC分子振动分析程序 529

第三节 红外光谱的强度理论 536

一、引言 536

二、偶极矩对简正坐标的导数 537

三、采用对称坐标的强度 543

四、（？μ/？Q）0的算例 545

五、关于GRIBOV光学光谱软件包的说明 553

参考文献 571

第十六章 红外特征基团频率与分子结构的关系 573

第一节 影响特征基团频率位移的因素 573

一、特征基团频率与指纹频率 573

二、影响特征基团频率位移的因素 574

第二节 烷烃 582

一、C—H伸缩振动 582

二、C—H变角振动 583

第三节 烯烃 585

三、C—C伸缩振动和变角振动 585

一、双键上C—H伸缩振动 586

二、C＝C伸缩振动 586

三、双键上C—H变角振动 588

第四节 X≡Y和X＝Y＝Z基团 589

第五节 芳香烃 592

一、苯环上＝C—H伸缩振动 592

二、苯环骨架振动 593

三、苯环上＝C—H变角振动 593

四、2000—1660cm-1区域的吸收 595

第六节 醇和酚 595

一、X—H基团振动频率 595

二、O—H伸缩振动 596

三、C—OH伸缩振动和O—H平面变角振动 598

第七节 醚及相关基团 599

四、O—H非平面变角振动 599

五、观察OH基团吸收应注意的事项 599

第八节 胺类 601

一、N—H伸缩振动 602

二、N—H变角振动 603

三、C—N伸缩振动 604

四、N—CH3吸收 605

五、鉴别胺类化合物应注意的事项 605

第九节 铵盐 606

第十节 酮类化合物 607

一、羰基化合物的振动吸收概况 607

二、酮类化合物的振动吸收 608

第十一节 醛类化合物 611

三、O—H平面变角振动 613

二、羰基伸缩振动 613

一、O—H伸缩振动 613

第十二节 羧酸 613

四、C—O伸缩振动 614

五、O—H非平面变角振动 614

第十三节 羧酸盐 615

第十四节 酸酐 616

第十五节 酯和内酯 618

第十六节 酰卤 621

第十七节 酰胺 621

一、伯酰胺 622

二、仲酰胺 622

三、叔酰胺 623

四、环状内酰胺 623

五、其他含酰胺基化合物的羰基吸收 623

第十八节 氨基酸及其盐 625

一、硝基化合物、硝酸酯和硝基胺 626

第十九节 含硝基、亚硝基类化合物 626

二、亚硝基化合物、亚硝酸酯和亚硝基胺 627

第二十节 含硫化合物 628

第二十一节 含磷化合物 631

第二十二节 有机硅化合物 633

一、硅氢伸缩振动 633

二、硅碳伸缩振动 634

三、硅氧伸缩振动 634

四、Si—OH的振动吸收 634

第二十三节 含卤素化合物 636

第二十四节 无机化合物 639

第二十五节 近红外光谱区域的吸收 640

一、C—H特征吸收 641

二、N—H特征吸收 641

第二十六节 远红外光谱区域的吸收 642

三、O—H特征吸收 642

参考文献 648

第十七章 傅里叶变换红外光谱数据库检索与辅助结构解析 649

第一节 标准红外光谱谱图集的建立与利用 649

第二节 红外光谱数据库的建立与计算机检索技术的发展 651

一、红外光谱数据库与检索方法的早期发展 652

二、全光谱检索方法 654

第三节 一些实用的红外光谱计算机检索系统的简单介绍 657

一、NICOLET公司的FTIR光谱检索系统 657

二、Bio-Rad公司的FTIR光谱检索系统——Search-32 660

三、PERKIN-ELMER公司的FTIR检索软件——PC-SEARCH 662

四、北京第二光学仪器厂生产的傅里叶变换红外光谱仪使用的FTIR检索软件—— 663

HAVEC 663

第四节 计算机辅助谱图解析与人工智能 663

一、模式识别方法 664

二、计算机辅助红外谱图解析 665

三、多光谱数据在计算机谱图检索和解析中的应用 666

参考文献 668

第十八章 红外光谱的定量分析 669

第一节 红外光谱定量分析原理 670

一、郎勃特-比尔（Lambert-Beer）定律 670

二、影响比尔定律的因素 671

三、吸光度A的测量 672

四、重叠谱带的分离 672

第二节 红外光谱定量分析方法 674

一、单一组分样品的定量分析方法 674

二、多组分样品的定量分析 679

三、微量杂质的定量分析方法 680

四、特殊样品的定量分析 681

一、仪器操作技术 683

二、样品制备技术 683

第三节 红外光谱定量分析技术 683

三、正确选择分析峰 685

四、红外定量分析的绝对标准 685

第四节 红外光谱计算机多成分同时定量分析方法 686

一、计算机定量分析的基本依据 686

二、吸光度系数求法 686

三、定量分析联立方程组的计算机求解方法 688

参考文献 699

第十九章 变温傅里叶变换红外光谱 700

第一节 引言 700

第二节 变温傅里叶变换红外光谱的实验技术 701

一、恒定温度的低温光学杜瓦 702

二、最简单的变温低温光学杜瓦 703

三、交换气体式变温低温光学杜瓦 704

四、连续低温流体致冷式变温低温光学杜瓦 705

五、G-M内循环式致冷机系统 707

六、存在外磁场情况下的变温傅里叶变换红外光谱测量装置 709

七、高温变温傅里叶变换红外光谱测量附件 711

第三节 温度作为物性参量的变温傅里叶变换红外光谱 712

第四节 相变和化学反应过程的变温傅里叶变换红外光谱 718

第五节 一定温度下才可发生的光谱现象的变温傅里叶变换红外光谱 724

第六节 降低温度抑制弛豫及相关效应情况下的变温傅里叶变换红外光谱 731

第七节 利用变温傅里叶变换红外光谱区分光谱事件的光跃迁物理过程 736

第八节 变温傅里叶变换红外磁光光谱 739

参考文献 744

第二十章 傅里叶变换拉曼光谱及其应用 746

第一节 拉曼光谱基础 746

一、拉曼光谱 746

二、拉曼光谱的经典解释 747

三、一般光散射强度和拉曼散射光强度的经典理论 749

四、拉曼线的退偏振 754

五、拉曼散射强度的量子理论 756

六、共振拉曼光谱及表面增强拉曼光谱 760

七、基团频率及其谱带强度 760

八、拉曼光谱的基频、合频、泛频及费米共振 763

九、同位素效应 763

十、拉曼光谱与红外光谱的关系 764

第二节 傅里叶变换拉曼光谱及其仪器 766

一、传统色散型激光拉曼光谱仪及其存在的问题 766

二、傅里叶变换拉曼光谱仪 770

三、傅里叶变换拉曼光谱 779

第三节 傅里叶变换拉曼光谱的特殊取样技术 785

一、偏振傅里叶变换拉曼光谱 785

二、傅里叶变换拉曼光谱光导纤维取样技术 785

三、傅里叶变换拉曼光谱显微取样技术 787

四、表面增强傅里叶变换拉曼光谱和共振傅里叶变换拉曼光谱 788

五、傅里叶变换拉曼光谱联用技术 790

第四节 傅里叶变换拉曼光谱的应用 791

一、高分子材料、天然及人工合成橡胶 791

二、在有机化合物研究中的应用 793

三、生物化学及生物方面的研究 795

四、医疗、药物及医用高分子材料 797

五、无机化学及无机材料 799

六、工业生产及其他方面应用 802

七、傅里叶变换拉曼光谱用于定量测定 805

参考文献 810

第二十一章 色散傅里叶变换光谱法 816

第一节 基本测量方法 816

第二节 气体和蒸汽样品 819

第三节 液体样品 820

第四节 固体样品 822

参考文献 824