红外仪器原理丨红外透射的基本原理和应用

    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。

    红外透射光谱反应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)，然后获取透过样品红外光的光谱信息，将后者与前者相除，即可得到红外透射光谱(如图2)，透射光谱纵坐标透射率T一般是用百分比(%)来表示，代表出射光强度和入射光强度之比。

    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，其纵坐标为吸光度A，吸光度满足朗伯-比尔定律A=εbc, ε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。 透过率和吸光度的关系为A=-lg(T) 。

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研钵、烘干机、模具和压片机以及光谱纯溴化钾，还需要采用合适浓度的样品（一般溴化钾与样品比例为100：1），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《红外ATR的基本原理和应用》，后续发布）进行测试。对于需要测试绝对透过率的样品(如硅片、锗片等)，则需要用到平行光进行测试。

2、液体透射附件(如图4)

液体样品的透射测试一般需要使用液膜法或液体池进行。对于不同浓度的液体样品，需要选择不同类型的液体池，包括窗片和光程的选择。如图4分别为固定10微米光程硒化锌窗片的液体池和10厘米四氯化锗窗片的液体池。此外，还有可调节光程的液体池，可根据实际使用需求设定光程。

3、气体透射附件(如图5)

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。如高浓度气体（百分比含量）可选择直通式短光程气体池，低含量气体（ppm）可采用多次反射长光程气体池。

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。