在分析化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，有一種強(qiáng)大的工具能“看見”分子的振動(dòng)，從而揭示物質(zhì)的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)信息。傅立葉變換紅外光譜儀的核心奧秘，在于巧妙運(yùn)用了干涉測(cè)量與數(shù)學(xué)變換的原理。
 

　　傳統(tǒng)色散型紅外光譜儀使用棱鏡或光柵將復(fù)合紅外光按波長(zhǎng)分開進(jìn)行測(cè)量，而現(xiàn)代主流技術(shù)則采用了截然不同的路徑。其核心部件是邁克爾遜干涉儀。儀器工作時(shí)，光源發(fā)出的寬帶紅外光被分束器分為兩束：一束射向固定反射鏡，另一束射向可精密移動(dòng)的動(dòng)鏡。兩束光反射回來(lái)重新匯合時(shí)，由于光程差的存在會(huì)發(fā)生干涉，形成包含所有入射光頻率信息的干涉信號(hào)，即干涉圖。這個(gè)干涉圖是光強(qiáng)隨時(shí)間(對(duì)應(yīng)動(dòng)鏡移動(dòng)距離)變化的函數(shù)。探測(cè)器接收到的正是這個(gè)時(shí)域干涉圖。隨后，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)該干涉圖執(zhí)行一種特定的數(shù)學(xué)逆變換——即傅里葉變換，便能將其解碼為我們熟悉的頻域圖譜，也就是縱坐標(biāo)為透射率或吸光度、橫坐標(biāo)為波數(shù)或波長(zhǎng)的紅外光譜圖。這個(gè)過(guò)程，正是其名稱的由來(lái)。
 

　　這種基于干涉與變換的技術(shù)路徑，帶來(lái)了多方面的較為明顯優(yōu)勢(shì)。通常，傅立葉變換紅外光譜儀具備較高的信噪比與測(cè)量速度。由于干涉儀在一次掃描中就能獲取所有頻率的光信號(hào)(多路傳輸優(yōu)點(diǎn))，且通光量大(高通量?jī)?yōu)點(diǎn))，使得它在短時(shí)間內(nèi)便能完成高信噪比的測(cè)量，非常適合動(dòng)態(tài)過(guò)程研究或與色譜聯(lián)用。此外，其波長(zhǎng)精度和分辨率高。動(dòng)鏡的移動(dòng)由激光干涉較為準(zhǔn)確控制，波數(shù)精度可達(dá)0.01 cm，且分辨率可根據(jù)需要靈活調(diào)整。再者，其光譜范圍寬，通過(guò)更換光源、分束器和探測(cè)器，可以方便地覆蓋從遠(yuǎn)紅外到近紅外的廣闊區(qū)域。
 

　　此外，該技術(shù)還具有穩(wěn)定性好、雜散光影響小等優(yōu)點(diǎn)。正因如此，這種儀器已成為化學(xué)鑒定、材料分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)研究中較為重要的設(shè)備。傅立葉變換紅外光譜儀通過(guò)解讀物質(zhì)特殊的紅外“指紋”，幫助我們不斷探索微觀世界的奧秘。