在科学研究和材料分析的众多工具中，傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，FTIR）是一种强大且应用广泛的技术。它就像一把神奇的钥匙，能够打开分子结构的大门，帮助我们深入了解物质的组成和性质。
一、傅里叶红外光谱基本原理
红外光与分子振动
我们知道，光是一种电磁波，而红外光就是波长介于可见光和微波之间的电磁波。当红外光照射到物质分子上时，分子会吸收特定频率的红外光，从而发生振动和转动。不同的分子具有不同的化学键，这些化学键的振动和转动就像一个个独特的 “指纹”。
傅里叶变换的作用
傅里叶变换是 FTIR 技术的核心。简单来说，傅里叶变换可以将时域的信号转换为频域的信号。在 FTIR 中，我们得到的原始信号是包含了所有频率信息的干涉图（时域信号），通过傅里叶变换，就可以将其转换为我们熟悉的红外光谱图（频域信号），从而清晰地看到不同频率的红外光被吸收的情况。
二、傅里叶红外光谱仪器结构
光源
FTIR 仪器的光源通常是能发出连续红外光的部件，比如硅碳棒等。光源发出的红外光为整个分析提供了能量来源。
干涉仪
干涉仪是 FTIR 的关键部件，它的作用是将光源发出的光分成两束，然后再让这两束光重新相遇并产生干涉，形成干涉图。常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪。
检测器
检测器用于检测经过样品和干涉仪后的红外光信号，并将其转换为电信号，以便后续的处理和分析。
目前傅里叶红外检测器主要有热、光两类：
光检测器：像锑化铟（InSb）、碲镉汞（HgCdTe）。基于光电效应，灵敏度高，用于特定红外波段检测。
热检测器：如氘代硫酸三甘肽（DTGS）、钽酸锂（LiTaO₃）、热电堆。靠温度变化产生电信号，部分可室温工作。
三、傅里叶红外光谱的应用领域
材料科学
在材料科学中，FTIR 可以用于分析材料的化学结构、化学键的类型和含量等。比如，研究聚合物材料时，可以通过 FTIR 确定聚合物的种类、聚合度以及是否存在添加剂等。
生物医学
在生物医学领域，FTIR 可以用于分析生物分子，如蛋白质、核酸等。通过检测生物分子的红外吸收特征，可以了解生物分子的结构和功能变化，辅助疾病的诊断和治疗研究。
环境监测
FTIR 还可以用于环境监测，检测大气中的污染物、水中的有机物等。例如，通过 FTIR 可以快速准确地检测出大气中的挥发性有机化合物（VOCs）的种类和浓度。
傅里叶红外光谱技术以其独特的优势，在众多领域发挥着重要作用，随着量子级联激光器等新技术发展，FTIR 正在向微型化、智能化迈进。手持式光谱仪已能现场检测毒品，人工智能算法可自动匹配海量光谱数据库。这束穿越了两个世纪的红外光，仍在持续照亮人类认知微观世界的道路，FTIR 技术也将在更多的领域展现出更大的价值，帮助我们更好地认识和改造世界。
