由于制造紅外分光光度計(jì)的廠家很多,而且同一廠家也有各種型號(hào)的產(chǎn)品,所以最好參考使用的儀器上所附的說明書,以便熟悉該儀器的操作.
紅外分光光度計(jì)的構(gòu)造 由于黑體輻射器所發(fā)出光的頻率與輻射器的溫度成正比,所以紅外分光光度計(jì)的光源并不需要很熱.因此可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻加熱器如能斯脫燈(Nernst glower)或碳化硅棒(glowbar),它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上與加熱板里的加熱絲相似.將光源加熱至足夠的溫度使輻射器能發(fā)生最大強(qiáng)度的光線,其波長(zhǎng)范圍包括分光光度計(jì)所用的整個(gè)光譜區(qū).同時(shí),也產(chǎn)生了一些使光源發(fā)亮的可見光.
使達(dá)到檢測(cè)器的每一波長(zhǎng)的光強(qiáng)度都維持恒定是很重要的,否則就不能保持穩(wěn)定的基線.由于光源發(fā)出的光強(qiáng)度隨頻率的降低而減弱,所以必須將此效應(yīng)補(bǔ)償?shù)簦梢圆捎靡环N自動(dòng)調(diào)節(jié)的狹縫,這種狹縫和照相機(jī)的光圈一樣,當(dāng)需要時(shí)可以打開,使衰減了的光線通過得多些.
從光源發(fā)出的準(zhǔn)直光線借著一系列反射鏡和透鏡的作用使之沿著預(yù)定的光路前進(jìn).由于光線必須通過大氣,而大氣中含有二氧化碳和水這兩種有紅外活性的化合物(它們與對(duì)稱的雙原子氣體如氧和氮等的性質(zhì)不同,后者對(duì)紅外線是沒有作用的),所以就產(chǎn)生了另一個(gè)問題.這個(gè)問題可以用雙光束的方法來解決,一束光線只通過大氣(參比光束),另一束光線則通過樣品和大氣(試樣光束).這兩束平行的光線是從同一個(gè)光源用分開的鏡子反射出來的,所以其強(qiáng)度是一樣的.儀器的結(jié)構(gòu)可以自動(dòng)地從記錄譜圖上扣掉參比光束的吸收,從而得到只由試樣產(chǎn)生的譜圖.
可以用棱鏡或衍射光柵作為單色器.在前一種情況,棱鏡通常是用氯化鈉制成的,因?yàn)閹r鹽從4000至700厘米-1都是透明的,而玻璃卻不然.
檢測(cè)器是用一只靈敏的熱電偶,把它連接到一個(gè)電流放大器,放大器可提供功率,驅(qū)動(dòng)機(jī)械記錄裝置.
試樣制備 試樣的制備必須使得試樣在放入分光光度計(jì)后,不會(huì)散射掉很多入射光,以致使到達(dá)檢測(cè)器的光不足,從而影響譜圖的質(zhì)量.在討論中還將相對(duì)地比較各種不同方法的優(yōu)缺點(diǎn).
要求學(xué)生用隨同分光光度計(jì)一起提供的聚苯乙烯薄膜,以及發(fā)給他的另外四種未知聚合物試樣薄膜,取得它們的紅外譜圖.寫報(bào)告時(shí),學(xué)生應(yīng)盡可能多地找出聚苯乙烯譜圖中的吸收峰的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并應(yīng)鑒別發(fā)給他的四種聚合物試樣,和指出作這種歸屬的主要根據(jù).
厚度為1至2密耳(1密耳(mil)=千分之一英寸)的薄膜可從廠商獲得,也可用粉末狀樣品自己制備.可溶于丙酮、乙酸乙酯、苯、水、四氫呋喃等低沸點(diǎn)溶劑的聚合物的薄膜可用下述方法制備:用一醫(yī)用刮刀將約10毫升相當(dāng)濃度的溶液涂在聚酯膠片上吹干后形成1密耳厚的薄膜*,可用壓縮空氣將溶劑吹掉,然后借助一刀片將薄膜從聚酯膠片上剝下.用高沸點(diǎn)溶劑配成的聚合物溶液應(yīng)在玻璃板上制膜,并用爐子烘干.
將試樣薄膜固定在薄膜夾持器中,再將夾持器置于紅外分光光度計(jì)內(nèi).如果薄膜太厚影響譜圖的質(zhì)量,則可除去一部分薄膜.如果薄膜反射掉太多的光,則可把參比光束上的擋光百頁(yè)窗關(guān)掉一部分,使得基線在4000厘米-1處上升到約90%透光率.
仔細(xì)地研究了每張譜圖之后,可以把未知樣品的譜圖與相關(guān)參考文獻(xiàn)里的譜圖進(jìn)行比較以確切地鑒定未知樣品.
儀器 紅外光光度計(jì)及薄膜夾持器.
化學(xué)試劑 聚苯乙烯,四種其它聚合物試樣,溶劑.
* 如用10密耳厚的醫(yī)用刮刀,可從10毫升濃度為10%的聚合物溶液得到1密耳厚的薄膜;濃度為20%的溶液,同樣可用5密耳厚的醫(yī)用刮刀制成1密耳厚的薄膜,以此類推.