红外透射的基本原理和应用

透射是红外光谱最早使用的测试方法，也是目前常用的测试方法。绝大部 分的固体、液体以及气体都可以采用透射的方式来测量。常用的有固体压片、 液体涂膜、液体池和气体池，测试常常需要依赖于相关附件进行测试。 当红外光束照射到样品表面时，入射光束会以多种方式与样品发生相互作 用。如图 1 所示，一是光在样品表面发生镜反射且不穿过样品，称之为反射光； 二是光进入样品颗粒内部，被样品吸收；三是光在穿过样品时被样品改变传播 方向，发生散射；四是光照射到样品上激发样品产生荧光；五是光不与样品发 生相互作用，直接透过样品。红外透射光谱反映的是样品对于红外光不同波段 的透过能力，获取红外透射光谱需要先获取红外光原始光谱信息(背景光谱图)， 然后获取透过样品红外光的光谱图，将后者与前者相除，即可得到该样品的红 外透射光谱(如图 2)，透射光谱纵坐标透射率 T 一般是用百分比(%)来表示， 代表出射光强度(I)和入射光强度(I0)之比。

在使用透射附件时，我们除了测试透过光谱外，还常常会测试吸收光谱， 其纵坐标为吸收度 A，吸收度满足朗博-比尔定律 A=Kbc, K 为摩尔吸光系数, 它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关; b 为吸收层厚度；c 为吸光物质 的浓度。透过率和吸收度的关系为 A=-lgT=-lg(I/I0) 。

常见的透射附件 

1. 常规透射附件(如图 3)。 

该附件常用于固体粉末测试，一般将样品和溴化钾粉末一起研磨，然后用 压片机将样品压成透明的固体片，然后进行测试。采用透射附件测试需要用到 压片机和模具、研钵、烘干的溴化钾，还需要采用合适浓度的样品并且要求压 片透明，制样所需的时间长，因此现在常规的测试往往采用 ATR 附件（见《荧 飒光谱学堂》第一期）进行测试。对于需要测试绝对透过的样品(如硅片)，则 需要平行光进行测试，荧飒光学 FOLI10-R 提供了平行光样品仓，以及不同大 小的孔径的透射附件方便用户进行测试。

2.液体透射附件(如图 4)。 

液体样品的透射测试一般采用液体涂膜或者使用液体池进行测试，对于不 同的液体样品，需要选择不同类型的液体池。如图 4 分别为固定 100 微米光程 硒化锌窗片的密封液体池和 100mm 光程高纯度 PVDF 液体池。荧飒光学的旋转 透射 FOLI10-RT(图 5)可提供 30、50、100、200 微米固定透射光程，也可根据 用户需求定制光程。

3.气体透射附件(如图 6)。 

对于气体样品，需要用到气体池进行测试。根据气体的浓度，需要用到不 同光程的气体池，荧飒光学可根据用户的实际需求，设计各种光程、各种体积、 各种材质、各种窗片、可精确控温的气体池。根据用户的实际应用，荧飒光学 为用户设计了长达 24 米光程的特殊气体池，并开发了便携式气体分析 Mobile10-G 和在线气体分析仪 FOLI10-G(图 7)。

透射光谱的测量及注意事项 

对于固体粉末样品，在压片时需要注意溴化钾使用前需要干燥，样品和溴 化钾研磨要均匀，压片需要均匀透明，否则难以得到较好的光谱图。测量绝对 透过光谱时需要使用平行光，且注意保证样品与光路垂直。 对于液体样品，需要选择合适光程的液体池，在使用完液体池后一定要清 洗干净液体池，再进行下一次测量，特别是做定量分析时需要额外注意，避免 样品残留造成的结果错误。 

对于气体样品，它同样需要选择合适光程的气体池，在使用时需要注意气 体池的密封性，避免气体泄漏。对于一些特殊气体如氟化氢的测量需要选用特 殊材质的气体池避免氟化氢对气体池的腐蚀。 

在实际使用过程中我们常常会在光谱中发现水和二氧化碳的波动，这往往 是由环境中的水和二氧化碳的波动引起的，一般采用氮气吹扫的方式来减少水 和二氧化碳的干扰，但是并不能完全解决这个问题。对于更高要求的光谱测试，荧飒光学研制了真空型傅里叶变换光谱仪 FOLI30V(图 8)，可以很好的解决这 个问题。如图 8 我们分别测试了在常压下(蓝色)和真空条件下(红色)的光谱图， 可以发现水和二氧化碳的吸收消失了，这样在测试的时候就能轻易的排除它们 对光谱造成的干扰。尤其在远红外波段，水的吸收峰更加明显，真空红外光谱 仪可以获得高质量的谱图。

透射光谱的应用 

1.透过率测试。 如汽车玻璃、眼镜、太阳镜、防晒保护膜、手机电视显示屏、塑料包装等相关 材料的透过率测定。 

2.油品分析。 对汽柴油、润滑油中水、抗磨组分、氧化值、硝化值、磺化值以及烟炱等物种 的监测，判断油品质量好坏。 

3.气体分析。 焚烧厂、钢铁厂以及大气环境中的一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫 等相关气体监测。