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目录1

第一章 傅里叶变换光谱学的基本原理1

第一节 引言1

第二节 干涉仪和干涉图3

第三节 傅里叶变换光谱学的基本方程6

第四节 分辨率，仪器谱线函数7

第五节 傅里叶变换的实施，干涉图取样13

第六节 傅里叶变换光谱学方法的基本优点16

第七节 切趾20

第八节 相位误差及其修正24

第九节 傅里叶变换光谱仪的噪声和信噪比29

第十节 傅里叶变换光谱学的计算技术33

一、经典的傅里叶变换计算方法33

二、快速傅里叶变换算法35

三、傅里叶变换谱的实时显示和微处理计算系统39

第十一节 傅里叶变换光谱学的几种工作模式40

一、干涉图快扫描和步进扫描模式40

二、非对称傅里叶变换光谱学43

三、双光束傅里叶变换光谱方法45

四、使用同步辐射光源的傅里叶变换红外光谱48

参考文献51

第二章 傅里叶变换红外光谱仪54

第一节 FTIR光谱仪的基本组成55

第二节 FTIR光谱仪的光学系统56

一、经典干涉仪及其性能56

二、干涉仪的改进与发展61

三、光路变革72

四、光源的种类和特点78

五、FTIR光谱仪检测器的种类和特点81

一、FTIR光谱仪电路85

第三节 FTIR光谱仪的电路系统和计算机85

二、FTIR光谱仪用计算机87

第四节 新型FTIR光谱仪的功能和选择90

参考文献100

第三章 红外透射光谱的样品制备与数据处理101

第一节 透射光谱的样品制备101

一、中红外区的透光材料101

二、固体样品的制备技术104

三、液体样品的制备技术109

四、气体样品的制备技术114

第二节 透射光谱的常用数据处理116

一、数据采集参数的作用与选择116

二、光谱坐标的变换119

三、加谱120

四、差谱122

六、平滑技术126

五、乘谱126

七、基线校正127

八、使谱图某一区域变为空白或生成直线128

九、峰值及峰谷位置的求取128

十、吸收峰积分强度的计算129

十一、导数光谱（微分光谱）130

十二、计算机分峰131

参考文献135

第四章 红外光谱反射技术及其在LB膜研究中的应用136

第一节 概述136

第二节 衰减全反射光谱及其在LB膜研究中的应用137

一、衰减全反射光谱的原理137

二、衰减全反射光谱光路设置和谱学特点139

三、改善ATR信噪比的方法和ATR技术局限性141

四、ATR技术在LB膜研究中的应用142

一、反射吸收光谱测量原理和光路设置146

第三节 反射吸收光谱和LB膜的IR研究146

二、反射吸收光谱技术谱学特点和应用限制148

三、改善反射吸收光谱信噪比和灵敏度的方法149

四、反射吸收光谱技术在薄膜研究中的应用150

五、CQ型掠角反射吸收装置152

第四节 偏振调制反射吸收光谱简介153

一、PMRAS测量原理153

二、PMRAS的特点154

第五节 漫反射光谱技术简介155

一、漫反射原理和特点155

二、漫反射装置156

三、漫反射光谱的测量和K-M方程156

参考文献158

第五章 傅里叶变换远红外光谱技术及应用159

第一节 远红外光谱的特点159

第二节 远红外光谱仪器的特点160

一、远红外光源161

二、干涉仪162

三、检测器163

第三节 影响远红外测量的因素164

一、水汽对远红外测量的影响164

二、噪声对远红外测量的影响166

三、各种测试条件对远红外光谱的影响167

第四节 远红外光谱样品的制备167

一、固体样品的制样方法167

二、液体样品的制样方法169

三、气体样品的测定170

第五节 远红外光谱的应用171

一、重原子之间的伸缩振动和弯曲振动171

二、气体或液体分子的扭转振动174

三、环状分子的环变形（环折叠）振动177

四、分子间氢键振动178

五、晶格振动180

六、气体分子的纯转动181

参考文献185

第六章 傅里叶变换红外光谱联用技术187

第一节 气相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（GC/FTIR）187

一、联用系统的气相色谱部分190

二、光管191

三、GC/FTIR联机的光谱仪部分193

四、数据采集和官能团色谱194

五、重建色谱图196

六、气相红外光谱的解析198

七、冷冻捕集接口201

第二节 高效液相色谱-傅里叶变换红外光谱联用（HPLC/FTIR）203

一、流动池法204

二、流动相去除法208

一、流动池法213

第三节 超临界流体色谱-傅里叶变换红外光谱联用（SFC/FTIR）213

二、流动相去除法215

第四节 薄层色谱-傅里叶变换红外光谱联用（TLC/FTIR）217

一、原位TLC/FTIR217

二、光声光谱（PAS）检测法218

三、自动洗脱物转移方法218

第五节 热重分析-傅里叶变换红外光谱联用（TGA/FTIR）220

一、常规红外气体池221

二、光管接口221

三、TGA/FTIR专用接口装置221

参考文献224

第七章 傅里叶变换红外光谱显微技术及应用227

第一节 导言227

第二节 红外显微镜原理和仪器结构228

一、非同轴光路系统红外显微镜228

二、同轴光路红外显微镜229

三、红外显微镜品种230

第三节 红外显微镜系统影响因素231

一、光阑孔径的影响231

二、红外显微镜吸光度的影响233

三、红外显微镜的信噪比233

第四节 红外显微镜的性能特点234

一、红外显微镜的特点234

二、红外显微镜使用的局限性235

第五节 红外显微镜测试技术236

一、红外显微镜测试方法236

二、红外显微镜的样品超薄切片测试技术236

第六节 红外显微镜的应用237

一、红外显微镜在法庭科学中的应用237

二、红外显微镜在聚合物研究中的应用240

三、红外显微镜在微区分析中的应用241

四、红外显微镜在生化物质研究中的应用242

五、扫描红外探针的应用243

第七节 高压金刚石池微量采样技术244

一、高压金刚石池的结构244

二、高压金刚石池微量采样操作技术244

三、高压金刚石池采样方法的改进245

第八节 高压金刚石池（DAC）微量采样技术的应用246

一、DAC在油漆检验中的应用246

二、DAC在塑料、树脂和橡胶等高分子物质检验中的应用247

三、DAC在纤维检验中的应用247

四、DAC在爆炸物检验中的应用248

参考文献249

第八章 傅里叶变换近红外光谱技术及应用251

第一节 傅里叶变换近红外光谱分析导论251

一、近红外光谱分析的发展简史251

二、近红外光谱的信号特征252

三、近红外光谱的信息特征253

四、近红外光谱的应用特征255

第二节 有机物近红外光谱学基础256

一、C—H键的近红外吸收带257

二、N—H键的近红外吸收带259

三、O—H键的近红外吸收带260

四、其它有机分子的近红外吸收带261

第三节 近红外光谱仪器与常规近红外分析方法262

一、色散型近红外分光光度计262

二、傅里叶变换近红外光谱仪263

三、近红外光谱常规分析方法265

第四节 傅里叶变换近红外漫反射光谱分析基础268

一、漫反射光谱参数268

二、多组分样品NIRDRS的理论272

一、复杂样品近红外漫反射光谱分析的基本步骤275

第五节 复杂样品近红外漫反射光谱分析的方法275

二、复杂样品近红外漫反射光谱分析浓度定标方程的建立276

三、建立浓度定标方程的实际步骤276

四、多组分样品近红外漫反射光谱分析的浓度计算方程的优化277

五、多组分样品近红外漫反射光谱分析的误差与降低误差的方法279

第六节 化学计量学在近红外光谱分析中的应用282

一、化学计量学在近红外光谱分析中的应用282

二、逐步回归分析283

三、主成分回归284

四、偏最小二乘法286

五、人工神经网络简介288

附录：逐步回归分析程序及应用实例289

参考文献300

第九章 偏振红外光谱法302

第一节 偏振红外光谱的原理302

一、偏振光302

二、偏振红外光谱的原理和特征303

三、红外二向色性比304

四、取向函数305

第二节 偏振红外光谱的测定306

一、偏振器306

二、偏振红外光谱的测量方法308

第三节 偏振红外光谱的应用312

一、研究化合物的结构与构象312

二、单分子膜分子取向与排列的研究313

三、归属化合物红外光谱的谱带313

四、高分子材料的取向、取向松弛及断裂过程的研究314

五、分离重叠的红外谱带315

六、在生物化学和生物物理研究中的应用316

参考文献321

第一节 红外透过压力容器323

第十章 高压红外光谱法323

一、耐高压的红外透过材料324

二、高压红外吸收池的种类与结构327

第二节 压强的单位和压强的标定330

一、压强的单位330

二、压强的标定330

第三节 高压红外光谱法的应用335

一、压力对光谱的影响335

二、高压下的相转变研究337

三、研究高压诱导产生的特殊晶型高聚物339

四、研究高分子与气体间的相互作用339

五、用于研究生化作用339

六、反应动力学的研究340

七、研究压力对分子构象的影响341

八、红外光谱的谱带归属的研究342

九、金刚石砧型高压池在刑事侦破研究中的应用343

十、金刚石砧型高压池在地球化学和物理方面的应用344

参考文献346

第十一章 傅里叶变换红外光热光声光谱技术348

第一节 前言348

一、常规地解决样品不透明问题的方法348

二、新的解决不透明样品问题的方法348

第二节 FTIR光声光谱检测法基础351

一、气体样品的光声检测法351

二、固体样品的光声检测法354

第三节 FTIR-PAS光谱仪359

一、FTIR-PAS光谱仪与UV-VIS-PAS光谱仪比较359

二、FTIR-PAS的光学系统360

三、FTIR-PAS光谱仪的性能361

四、光声探测器362

第四节 FTIR-PAS的归一化363

一、归一化的含意和方法363

二、影响光声光谱的因素364

第五节 FTIR-PAS实验技术367

一、系统调整与检验367

二、光声池的吹扫与充气368

三、样品及其处理369

四、增强光声信号的方法370

五、光声饱和的判断与消除371

六、参数选择371

七、FTIR-PAS定量分析法372

八、光声光谱解析373

九、光声光谱的计算机检索374

十、光声光谱适用条件375

第六节 FTIR-PAS应用举例375

第七节 FTIR-PAS技术与其他制样技术的比较380

参考文献382

第一节 概述383

第十二章 傅里叶变换红外动态光谱和时间分辨光谱383

第三节 慢变化体系的研究384

第二节 稳态平衡中的瞬间物种的研究384

一、反应动力学方面的研究385

二、变温下结构变化的研究389

三、应变下聚合物结构的研究392

第四节 快变化体系的测定392

第五节 时间分辨光谱394

一、什么是时间分辨傅里叶光谱394

二、时间分辨FTIR/TRS的四种采集方式395

三、时间分辨谱中“假线”（artifact）出现及模拟398

四、FTIR/TRS应用402

参考文献408

第一节 导言410

一、红外辐射的基本定律410

第十三章 傅里叶变换红外发射光谱技术及其应用410

二、FTIR发射光谱分析的测量方法412

第二节 喷气式飞机燃料沉积物的FTIR发射光谱分析414

第三节 FTIR发射光谱在表面润滑剂分析上的应用417

一、表面残余润滑剂的分析417

二、油酸和硅润滑油的FTIR发射光谱分析422

三、润滑剂在摩擦过程中的FTIR发射光谱分析423

第四节 FTIR发射光谱在金属氧化物催化剂研究上的应用424

一、红外发射池425

二、金属氧化物催化剂的FTIR发射光谱研究426

三、催化剂热分解的FTIR发射光谱研究430

第五节 矿物的FTIR发射光谱431

一、高温矿物及其热相变的FTIR发射光谱431

二、低温矿石的FTIR发射光谱434

第六节 农药样品的FTIR发射光谱437

参考文献440

第十四章 遥感技术在傅里叶变换红外光谱中的应用442

第一节 基本原理443

一、红外源辐射光谱能量分布测量原理与方法443

二、傅里叶变换红外光谱遥测气体组分446

第二节 仪器的基本结构449

第三节 遥感傅里叶变换红外光谱对工业排放气体的监测450

一、燃煤发电厂排烟污染的测定450

二、水泥厂水泥窑排放气体的测定452

三、炼油厂排放气体的测定452

四、化肥厂污水处理池对大气污染的测定453

五、制砖窑上空污染的测定454

第四节 燃油发动机尾气的FTIR遥感分析455

一、红外辐射光源的选择455

二、喷气式飞机尾气的测定456

三、靶机尾气的FTIR遥感分析457

四、摩托车尾气的FTIR遥感测定458

五、水上摩托快艇尾气的FTIR遥感分析459

第五节 用遥感傅里叶变换红外光谱研究固体推进剂的燃烧460

一、固体推进剂燃烧辐射的红外光谱能量分布460

二、燃烧产物的浓度测定461

第六节 森林火灾的报警462

第七节 傅里叶变换红外光谱遥测热气体温度463

一、Herget测温法463

二、Wang Junde测温法465

三、分子发射基带最大强度光谱线测温法467

第八节 傅里叶变换红外光谱遥测某些特殊红外辐射源的红外光谱能量分布469

一、红外诱饵炬光谱能量分布的遥测469

二、喷气式飞机尾气红外辐射能量分布471

结论472

参考文献473

第一节 分子振动光谱理论的进展474

一、引言474

第十五章 分子振动光谱理论和计算474

二、振动频率理论——简正坐标分析475

三、振动谱带强度理论（价键光学理论）476

四、展望478

第二节 分子振动光谱的理论分析（频率理论）479

一、笛卡儿位移坐标和振动久期方程480

二、内坐标482

三、G矩阵484

四、力场和F矩阵486

五、简正坐标488

六、对称坐标491

七、势能分布493

八、简正振动的模式图494

九、均方振幅496

十、水分子的振动光谱497

十一、同位素分子的振动光谱503

十二、氯仿分子振动的简正坐标分析505

十三、NRCC分子振动分析程序529

第三节 红外光谱的强度理论536

一、引言536

二、偶极矩对简正坐标的导数537

三、采用对称坐标的强度543

四、（？μ/？Q）0的算例545

五、关于GRIBOV光学光谱软件包的说明553

参考文献571

第十六章 红外特征基团频率与分子结构的关系573

第一节 影响特征基团频率位移的因素573

一、特征基团频率与指纹频率573

二、影响特征基团频率位移的因素574

第二节 烷烃582

一、C—H伸缩振动582

二、C—H变角振动583

第三节 烯烃585

三、C—C伸缩振动和变角振动585

一、双键上C—H伸缩振动586

二、C＝C伸缩振动586

三、双键上C—H变角振动588

第四节 X≡Y和X＝Y＝Z基团589

第五节 芳香烃592

一、苯环上＝C—H伸缩振动592

二、苯环骨架振动593

三、苯环上＝C—H变角振动593

四、2000—1660cm-1区域的吸收595

第六节 醇和酚595

一、X—H基团振动频率595

二、O—H伸缩振动596

三、C—OH伸缩振动和O—H平面变角振动598

第七节 醚及相关基团599

四、O—H非平面变角振动599

五、观察OH基团吸收应注意的事项599

第八节 胺类601

一、N—H伸缩振动602

二、N—H变角振动603

三、C—N伸缩振动604

四、N—CH3吸收605

五、鉴别胺类化合物应注意的事项605

第九节 铵盐606

第十节 酮类化合物607

一、羰基化合物的振动吸收概况607

二、酮类化合物的振动吸收608

第十一节 醛类化合物611

三、O—H平面变角振动613

二、羰基伸缩振动613

一、O—H伸缩振动613

第十二节 羧酸613

四、C—O伸缩振动614

五、O—H非平面变角振动614

第十三节 羧酸盐615

第十四节 酸酐616

第十五节 酯和内酯618

第十六节 酰卤621

第十七节 酰胺621

一、伯酰胺622

二、仲酰胺622

三、叔酰胺623

四、环状内酰胺623

五、其他含酰胺基化合物的羰基吸收623

第十八节 氨基酸及其盐625

一、硝基化合物、硝酸酯和硝基胺626

第十九节 含硝基、亚硝基类化合物626

二、亚硝基化合物、亚硝酸酯和亚硝基胺627

第二十节 含硫化合物628

第二十一节 含磷化合物631

第二十二节 有机硅化合物633

一、硅氢伸缩振动633

二、硅碳伸缩振动634

三、硅氧伸缩振动634

四、Si—OH的振动吸收634

第二十三节 含卤素化合物636

第二十四节 无机化合物639

第二十五节 近红外光谱区域的吸收640

一、C—H特征吸收641

二、N—H特征吸收641

第二十六节 远红外光谱区域的吸收642

三、O—H特征吸收642

参考文献648

第十七章 傅里叶变换红外光谱数据库检索与辅助结构解析649

第一节 标准红外光谱谱图集的建立与利用649

第二节 红外光谱数据库的建立与计算机检索技术的发展651

一、红外光谱数据库与检索方法的早期发展652

二、全光谱检索方法654

第三节 一些实用的红外光谱计算机检索系统的简单介绍657

一、NICOLET公司的FTIR光谱检索系统657

二、Bio-Rad公司的FTIR光谱检索系统——Search-32660

三、PERKIN-ELMER公司的FTIR检索软件——PC-SEARCH662

四、北京第二光学仪器厂生产的傅里叶变换红外光谱仪使用的FTIR检索软件——663

HAVEC663

第四节 计算机辅助谱图解析与人工智能663

一、模式识别方法664

二、计算机辅助红外谱图解析665

三、多光谱数据在计算机谱图检索和解析中的应用666

参考文献668

第十八章 红外光谱的定量分析669

第一节 红外光谱定量分析原理670

一、郎勃特-比尔（Lambert-Beer）定律670

二、影响比尔定律的因素671

三、吸光度A的测量672

四、重叠谱带的分离672

第二节 红外光谱定量分析方法674

一、单一组分样品的定量分析方法674

二、多组分样品的定量分析679

三、微量杂质的定量分析方法680

四、特殊样品的定量分析681

一、仪器操作技术683

二、样品制备技术683

第三节 红外光谱定量分析技术683

三、正确选择分析峰685

四、红外定量分析的绝对标准685

第四节 红外光谱计算机多成分同时定量分析方法686

一、计算机定量分析的基本依据686

二、吸光度系数求法686

三、定量分析联立方程组的计算机求解方法688

参考文献699

第十九章 变温傅里叶变换红外光谱700

第一节 引言700

第二节 变温傅里叶变换红外光谱的实验技术701

一、恒定温度的低温光学杜瓦702

二、最简单的变温低温光学杜瓦703

三、交换气体式变温低温光学杜瓦704

四、连续低温流体致冷式变温低温光学杜瓦705

五、G-M内循环式致冷机系统707

六、存在外磁场情况下的变温傅里叶变换红外光谱测量装置709

七、高温变温傅里叶变换红外光谱测量附件711

第三节 温度作为物性参量的变温傅里叶变换红外光谱712

第四节 相变和化学反应过程的变温傅里叶变换红外光谱718

第五节 一定温度下才可发生的光谱现象的变温傅里叶变换红外光谱724

第六节 降低温度抑制弛豫及相关效应情况下的变温傅里叶变换红外光谱731

第七节 利用变温傅里叶变换红外光谱区分光谱事件的光跃迁物理过程736

第八节 变温傅里叶变换红外磁光光谱739

参考文献744

第二十章 傅里叶变换拉曼光谱及其应用746

第一节 拉曼光谱基础746

一、拉曼光谱746

二、拉曼光谱的经典解释747

三、一般光散射强度和拉曼散射光强度的经典理论749

四、拉曼线的退偏振754

五、拉曼散射强度的量子理论756

六、共振拉曼光谱及表面增强拉曼光谱760

七、基团频率及其谱带强度760

八、拉曼光谱的基频、合频、泛频及费米共振763

九、同位素效应763

十、拉曼光谱与红外光谱的关系764

第二节 傅里叶变换拉曼光谱及其仪器766

一、传统色散型激光拉曼光谱仪及其存在的问题766

二、傅里叶变换拉曼光谱仪770

三、傅里叶变换拉曼光谱779

第三节 傅里叶变换拉曼光谱的特殊取样技术785

一、偏振傅里叶变换拉曼光谱785

二、傅里叶变换拉曼光谱光导纤维取样技术785

三、傅里叶变换拉曼光谱显微取样技术787

四、表面增强傅里叶变换拉曼光谱和共振傅里叶变换拉曼光谱788

五、傅里叶变换拉曼光谱联用技术790

第四节 傅里叶变换拉曼光谱的应用791

一、高分子材料、天然及人工合成橡胶791

二、在有机化合物研究中的应用793

三、生物化学及生物方面的研究795

四、医疗、药物及医用高分子材料797

五、无机化学及无机材料799

六、工业生产及其他方面应用802

七、傅里叶变换拉曼光谱用于定量测定805

参考文献810

第二十一章 色散傅里叶变换光谱法816

第一节 基本测量方法816

第二节 气体和蒸汽样品819

第三节 液体样品820

第四节 固体样品822

参考文献824