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目录 1

第1章 红外光谱的基本概念 1

1.1 分子内部的能级 1

1.2 分子的转动光谱 2

1.2.1 转动能级 3

1.2.2 转动频率 4

1.3 分子的纯振动光谱 6

1.3.1 双原子分子的伸缩振动 6

1.3.2 多原子分子的振动 8

1.4 分子的振-转光谱 10

1.5 振动模式 14

1.5.1 伸缩振动 14

1.5.2 弯曲振动 16

1.6 倍频峰 19

1.7 合（组）频峰 21

1.8 振动耦合 23

1.8.1 伸缩振动之间的耦合 23

1.8.2 伸缩振动和弯曲振动之间的耦合 25

1.8.3 弯曲振动之间的耦合 25

1.9 费米共振 26

1.10 诱导效应 26

1.11 共轭效应 28

1.11.1 π-π共轭效应 28

1.11.2 p-π共轭效应 29

1.11.3 超共轭效应 30

1.12 氢键效应 30

1.13 稀释剂效应 31

1.14.1 基团频率 32

1.14 基团频率和指纹频率 32

1.14.2 指纹频率 33

第2章 傅里叶变换红外光谱学的基本原理 34

2.1 单色光干涉图和基本方程 34

2.2 二色光干涉图和基本方程 36

2.3 多色光和连续光源的干涉图和基本方程 38

2.4 红外光谱仪器的分辨率 40

2.5 红外光谱仪器最高分辨率的测定方法 42

2.6 干涉图数据的采集 46

2.7 干涉图数据的采集方式 48

2.7.1 单向采集数据方法 48

2.7.2 双向采集数据方法 49

2.7.3 动镜移动方式 49

2.8 分辨率与傅里叶变换数据点数目的关系 49

2.9 切趾（变迹），函数 51

2.10 相位校正： 54

2.10.1 干涉图数据点采集漂移引起相位误差 54

2.10.2 干涉图的余弦分量相位滞后引起相位误差 54

2.11 噪声和信噪比 56

2.11.1 傅里叶变换红外光谱的噪声 56

2.11.2 傅里叶变换红外光谱的信噪比SNR 58

第3章 傅里肿变换红外光谱仪 69

3.1 FTIR光谱仪的基本组成 69

3.1.1 红外光学台 69

3.1.2 计算机 70

3.2 FTIR光谱仪的光学系统 71

3.2.1 红外光源 71

3.2.2 光阑 72

3.2.3 干涉仪 73

3.2.4 检测器 80

第4章 红外光谱样品制备和测试技术 83

4.1 固体样品的制备和测试 84

4.1.1 压片法 84

4.1.2 糊状法 90

4.1.3 薄膜法 92

4.2 液体样品的制备和测试 94

4.2.1 液池窗片材料 94

4.2.2 液池种类 96

4.2.3 纯有机液体样品光谱的测试 100

4.2.4 有机溶液样品光谱的测试 100

4.2.5 水和重水溶液样品光谱的测试 107

4.3 超薄样品的测试 110

4.4 气体样品的测试 112

第5章 红外光谱数据处理技术 114

5.1 红外光谱的表示方法 114

5.1.1 纵坐标的变换 114

5.1.2 横坐标的变换 117

5.2 基线校正 120

5.3 光谱差减 124

5.3.1 背景扣除法 124

5.3.2 吸光度光谱差减法 126

5.4 光谱归—乘谱和加谱 130

5.4.1 光谱归—化 130

5.4.2 乘谱 133

5.4.3 加谱 133

5.5 生成直线 134

5.6.1 改变光谱数据点间隔 135

5.6 改变光谱数据点间隔和填充零 135

5.6.2 填充零 136

5.7 光谱平滑 137

5.8 导数光谱 138

5.8.1 一阶导数光谱 138

5.8.2 二阶导数光谱 139

5.8.3 四阶导数光谱 140

5.9 傅里叶退卷积光谱 142

第6章 红外光谱仪附件 145

6.1 红外显微镜 145

6.1.1 红外显微镜的种类、原理和结构 145

6.1.2 红外显微镜的附件 154

6.1.3 红外显微镜的使用技术 155

6.2.1 傅里叶变换拉曼附件的结构 159

6.2 傅里叶变换拉曼光谱附件 159

6.2.2 拉曼光谱和红外光谱的区别 160

6.2.3 FT-Raman光谱的应用 162

6.2.4 FT-Raman光谱测试技术 163

6.2.5 FT-Raman光谱的波数校正 168

6.3 气红联用附件 170

6.3.1 气红联用接口 170

6.3.2 样品的测定和分析 171

6.4 漫反射附件 173

6.4.1 漫反射附件的工作原理 173

6.4.2 漫反射附件的种类 173

6.4.3 漫反射附件的使用技术 175

6.5 衰减全反射附件 178

6.5.1 ATR附件工作原理 179

6.5.2 水平ATR（HATR）附件 182

6.5.3 可变角ATR附件 184

6.5.4 圆形池ATR附件 185

6.5.5 单次反射ATR附件 185

6.6 镜面反射（掠角反射）附件 188

6.6.1 镜面反射（掠角反射）附件工作原理 188

6.6.2 镜面反射附件的种类 190

6.6.3 镜面反射附件使用技术 191

6.7 红外偏振器 194

6.7.1 偏振光 194

6.7.2 红外偏振器 194

6.7.3 偏振红外光谱原理 197

6.7.4 红外偏振器的使用技术 198

6.8 变温红外光谱附件 200

6.8.2 液氮温度红外光谱附件 201

6.8.1 液氨温度红外光谱附件 201

6.8.3 变温红外光谱附件 202

6.8.4 变温红外光谱的应用 204

6.9 红外光纤附件 207

6.9.1 中红外光纤附件 207

6.9.2 近红外光纤附件 209

6.10 光声光谱附件 210

6.11 高压红外光谱附件 211

6.12 样品穿梭器附件 214

6.13 样品振荡器附件 215

第7章 远红外光谱和近红外光谱简介 218

7.1 远红外光谱简介 218

7.1.1 仪器配置 218

7.1.2 远红外光谱样品制备技术 221

7.1.3 影响远红外光谱测量的因素 222

7.1.4 远红外光谱的应用 224

7.2 近红外光谱简介 233

7.2.1 仪器配置 233

7.2.2 近红外光谱的特点 234

7.2.3 近红外光谱测试技术 236

第8章 基团的振动频率分析 239

8.1 碳氢振动 239

8.1.1 CH3振动 239

8.1.2 CH2振动 241

8.1.3 CH振动 243

8.2 碳碳振动 245

8.2.1 C≡C伸缩振动 245

8.2.2 C？C伸缩振动 246

8.3.1 CO3振动 247

8.2.3 C—C伸缩振动 247

8.3 碳氧振动 247

8.3.2 COz振动 248

8.3.3 CO振动 250

8.4 碳氮振动 258

8.4.1 C≡N伸缩振动 258

8.4.2 C？N伸缩振动 259

8.4.3 C—N伸缩振动 260

8.5 氧氢振动 262

8.5.1 OH伸缩振动 262

8.5.2 COH面内弯曲振动 263

8.5.3 COH面外弯曲振动 264

8.5.4 H2O和D2O的有关振动 264

8.6.1 NH4振动 266

8.6.2 NH3振动 266

8.6 氮氢振动 266

8.6.3 NH2振动 267

8.6.4 NH振动 268

8.7 氮氧振动 270

8.7.1 NO3振动 270

8.7.2 NO2伸缩振动 271

8.7.3 NO伸缩振动 271

8.8 硫的有关振动 272

8.8.1 SO4振动 272

8.8.2 SO3振动 273

8.8.3 SO2和S？O伸缩振动 275

8.8.4 硫氢、硫氧和硫碳伸缩振动 276

8.9.2 P—O伸缩振动 277

8.9.1 P？O伸缩振动 277

8.9 磷的有关振动 277

8.9.3 P—OH伸缩振动 278

8.9.4 P—H伸缩振动 278

8.9.5 P—C伸缩振动 278

8.9.6 P—F伸缩振动 278

8.9.7 P—Cl伸缩振动 278

8.9.8 P？S伸缩振动 278

8.10 卤素的有关振动 280

8.10.1 C—F伸缩振动 280

8.10.2 C—Cl伸缩振动 281

8.10.3 C—Br和C—I伸缩振动 282

8.11 硅的有关振动 282

8.11.1 硅氢伸缩振动 282

8.11.4 硅氮伸缩振动 283

8.11.3 硅氧伸缩振动 283

8.11.2 硅碳伸缩振动 283

8.12 无机化合物的有关振动 284

8.12.1 中性分子的振动频率 284

8.12.2 简单无机盐的振动频率 284

8.12.3 复杂阴离子的振动频率 284

8.12.4 金属氧化物的振动频率 287

第9章 红外光谱的定量分析和未知物的剖析 288

9.1 红外光谱的定量分析 288

9.1.1 朗伯-比耳定律 288

9.1.2 峰高和峰面积的测量 289

9.1.3 曲线拟合法测量峰高和峰面积 294

9.1.4 固体混合样品的定量分析 296

9.1.5 有机液体混合物的定量分析 299

9.1.6 高分子共聚物和共混物的定量分析 301

9.1.8 同系物多组分的定量分析 302

9.1.7 有机溶剂中溶解固体溶质混合物的定量分析 302

9.2 未知物的红外光谱剖析 303

9.2.1 固体未知物样品的剖析 303

9.2.2 液体未知物样品的剖析 307

9.2.3 聚合物未知样品的剖析 309

第10章 红外光谱仪的保养和维护 311

10.1 红外仪器的安装 311

10.1.1 安装条件 311

10.1.2 仪器验收 312

10.2 红外光谱仪的日常管理和维护 315

10.3 红外光谱仪常见故障的处理 317

10.4 红外光谱仪档案资料的建立和保管 318

附录 有机化合物基团振动频率表 320

主要参考文献 327