发散角θ ＝ λ /ρ (θ的单位为弧度，λ波长， ρ狭缝宽度，）
红外光斑狭 缝宽度
（微米）
1
光栏狭缝宽 度（ρ） （微米）
15
4000cm-1 (λ=2.5)时发 散角（θ）
（度）
30
1000cm-1 (λ=10)时发 散角（θ）
（度）
向散射过渡
650cm-1 (λ=15.4)时 发散角（θ）
（度）
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34
• 线扫描光导MCT/A检测器有两排检测单元， 每排有14个检测单元，每个检测单元面积 为20x20微米(15X物镜）。每次扫描两条线 的光谱。线扫描成像比面扫描成像慢一些。
• 线扫描红外显微镜不需要步进扫描红外光 学台，即不需要配置8700型红外光谱仪器。
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35
焦平面阵列MCT检测器检测元件 面积为4×4mm，上面排列着64×64 个检测单元，每个检测单元6×6微米， 单元之间间隔1.5微米。也有256×256， 320×256和640×512个检测单元的焦 平面阵列MCT检测器。来自样品的红 外光（透射或反射）聚焦在二维MCT 阵列检测器上 。
光源
二色性 镜
无限 校正 物镜
样品
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24
光的衍射
光通过长方形孔时的衍射图样
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25
光孔线度 越小，衍 射图样越 扩展，衍 射效应越 强，中心 光强越来 越弱。
光通过矩形孔可编的辑版 时衍射图样 26
光通过圆孔可时编辑版的衍射图样
27
红外光斑宽度不同时，不同波长的红外光零级衍射 发散角的数据(红外物镜为15X)。
显微红外光谱 测试技术及应用
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1
一、红外显微镜的种类 二、红外显微镜的结构 三、显微红外光谱测试技术 四、影响显微红外光谱质量的因素 五、显微红外光谱的数据处理
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2
一、红外显微镜的种类
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3
• 普通红外显微镜 Nic-Plan， Inspect IR Plus，Centaurμs， IR-Plan， iN10 MX
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33
检测器
• 普通红外显微镜和自动逐点扫描成像显微 镜使用MCT/A检测器（4000-650cm－1）。
• 线扫描红外成像显微镜装有两个检测器： 一个是普通的MCT/A检测器，另一个是线 扫描用的光导MCT/A检测器。
• 面扫描成像显微镜使用焦平面阵列MCT检 测器。
• iN10 MX红外显微镜可以安装三个检测器： DTGS(4000-450cm－1), MCT/A, MCT/A线 阵列检测器（4000－720 －1 ）
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21
• Continuμm红外显微镜采用一 个折返式可变光栏
• 红外光束通过光栏，照射样品 后的光束通过反射，又经过同 一个光栏到达检测器，单光栏 起双光栏作用
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22
透射模式
检测器 折返式光栏
光源
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二色性镜 无限校 正
物镜 样品
无限 校正 聚光器 二色性镜
23
反射模式
检测器 分光镜 折返式光阑
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13
可编辑版
红外物镜 Cassegrain
聚光器
14
光栏
• 单光栏系统 • 双光栏系统 • 固定孔径光栏 • 可变孔径光栏（手动调节，计
算机控制）
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15
• 使用单光栏的红外显微镜，当光栏 孔径很小时，红外光会发生衍射， 衍射的结果，会将光栏外面样品的 信息加到所测光谱中。
• 使用双光栏红外显微镜，光的衍射 不会影响光谱质量，光谱只包含所 感兴趣的区间的样品信息，而不受 样品区间周围介质的影响。
• 只使用下光栏时，视野大，易于找到待测 样品区间，也易于找到背景区间。
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18
固定孔径光栏
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19
手动调节 可变矩形 光栏
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20
• 使用矩形可变光栏时，孔径要尽量大，光 栏边长小于20微米时，红外光会发生衍射
• 光栏孔径变小时，光谱的信噪比会变得很 差
• 使用矩形可变光栏，便于测试细长样品， 如纤维样品
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30
可编辑版
31
如果没有光路补偿，肉 眼聚焦好后，此时检测器检 测到的能量并非最高，为了 使检测器检测到的能量最高， 也就是说为了使测到的光谱 信噪比最高，需要一边看着 干涉图，一边重新聚焦。
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32
• 使用一片金刚石窗片时，下补偿旋转到1位置 • 使用两片金刚石窗片时，上下补偿都旋转到1位置 • 使用2mm厚NaCl晶片时，下补偿旋转到2位置 • 使用3mm厚BaF2晶片时，下补偿旋转到3位置
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36
ImageMax显微镜的工作原理
• 自动逐点扫描成像显微镜（Mapping） Continuμm， iN10 MX
• 自动线扫描或面扫描成像显微镜（Imaging） Continuμm XL， ImageMax， iN10 MX
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4
Nic-Plan
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5
Inspect IR Plus
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6
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7
自动逐点扫描 成像显微镜 （Mapping）
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16
双光栏 系统
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17
• 固定孔径光栏通常是圆形光栏，光栏直径 为1.5毫米。
• 当使用光栏直径为1.5毫米的固定孔径光栏 时，不存在光衍射问题。这时只需使用下 光栏，将上光栏取下，变成单光栏系统。
• 测试时，将待测样品至于十字线中间，调 节聚焦旋钮，将上表面聚焦好。然后将下 光栏聚焦在十字线中间即可测6
10
150
3
12
18
20
300
1.5
6
9
100
1500
可0.编3辑版
1.2
1.8 28
光路补偿器
• 有上光路补偿器和下光路补偿器 • 上光路补偿器安装在物镜下方 • 下光路补偿器和聚光器装配在一起
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29
待测样品应放在晶片上面，或 将样品夹在两片晶体之间测试。 由于光路通过晶片时会发生折 射，聚焦时，样品表面的光栏 边缘会模糊不清。有了上补偿 和下补偿后，可以聚焦得很清 楚。
Continuμm
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8
Continuμm XL
线扫描红外 成像显微镜
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9
ImageMax 面扫描红外显微镜
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10
iN10 MX
普通红外显微镜，自动逐点扫描成像显微镜，自动线扫描成像显微镜
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11
二、红外显微镜的结构
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12
• 照明光源： 白炽灯，荧光灯，发光二极管 • 滤光片：蓝色，黄色 • 红外物镜和聚光器 • 光栏 • 光路补偿器 • 玻璃物镜和摄像系统 • 检测器 • 显微镜附件 • 样品台