傅里葉變換紅外光譜儀在光伏領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。美能FTIR4000傅里葉紅外光譜儀利用邁克爾遜干涉儀技術(shù),將光源轉(zhuǎn)化為干涉光并照射樣品,通過傅里葉變換獲得光譜圖。該儀器配備高靈敏度DLATGS檢測(cè)器和多層鍍膜分束器,確保近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段的高精度和高重復(fù)性測(cè)量。通過分析不同溫度下的黑體輻射干涉圖,研究光伏材料的性能和效率,為光伏組件的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。
傅里葉紅外光譜儀干涉儀干涉調(diào)頻的工作原理
干涉圖的獲取與分析:紅外傅里葉光譜儀通過干涉圖的獲取原理和過程,結(jié)合數(shù)值積分技術(shù)和離散傅里葉變換,對(duì)干涉圖特性進(jìn)行建模和計(jì)算,從而得到不同溫度黑體輻射所對(duì)應(yīng)的干涉圖。
不同溫度黑體輻射所對(duì)應(yīng)干涉圖的交流量
在傅里葉光譜儀定標(biāo)試驗(yàn)中,光源信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射。在真空或者空氣中,可認(rèn)為平行光束或細(xì)光束的光強(qiáng)度等于其輻射通量密度。在進(jìn)行干涉圖建模時(shí),光譜分布函數(shù) B(v) 可用普朗克公式代替。黑體輻射普朗克定律可表示為:
干涉圖是在直流偏置上疊加交流信號(hào)而形成的。將所有黑體溫度條件下的干涉圖的最大值 Iar 和直流量I? 提取出來,然后 繪制Imax-I 。關(guān)系圖??梢园l(fā)現(xiàn),圖形為一條過零點(diǎn)直線,其線性關(guān)系為 Ime=2Ia,
歸一化直流偏置美能傅里葉紅外光譜儀FTIR4000利用干涉儀干涉調(diào)頻的工作原理,把光源發(fā)出的光經(jīng)邁克爾遜干涉儀變成干涉光,利用干涉光照射樣品,由計(jì)算機(jī)軟件經(jīng)傅立葉變換獲得樣品的光譜圖。
紅外吸收光譜(FTIR)研究各種分子在紅外波段的輻射吸收規(guī)律
紅外光譜屬分子中化學(xué)鍵和官能團(tuán)的振動(dòng)吸收光譜。其振動(dòng)頻率主要由化學(xué)鍵連結(jié)的原子質(zhì)量和化學(xué)鍵的強(qiáng)度決定。通過量子力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算,可近似推導(dǎo)不同化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率,以下為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的6種模式。
通常有機(jī)分子為多原子組合的復(fù)雜分子,各種化學(xué)鍵和基團(tuán)的振動(dòng)光譜加合和空間構(gòu)型的影 響,會(huì)出現(xiàn)合頻、差頻、共振、轉(zhuǎn)動(dòng)等光譜微細(xì)結(jié)構(gòu)許多譜峰組合的復(fù)雜光譜,因此對(duì)大多數(shù)的IR 譜峰很難逐個(gè)做出確切歸屬。
紅外光譜頻率范圍通常認(rèn)為在0.78-1000 μm之間,可細(xì)分為3個(gè)區(qū)間,即近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外:
近紅外波長(zhǎng)和頻率:0.78-2.5 μm ,即約 13000-4000 cm-1 ,主要用于含多H基團(tuán)的定量分析;
遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)和頻率:25-1000 μm ,即400-10 cm- 1 ,主要用于無機(jī)和金屬有機(jī)化合物的光譜測(cè)定;
中紅外光譜波長(zhǎng)和頻率在2.5-25 μm ,即4000-400 cm-1 ,有機(jī)化合物的紅外光譜多出現(xiàn)在這個(gè)范圍。
傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR)是研究各種分子在紅外波段發(fā)射或吸收輻射規(guī)律與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系的有力工具,主要用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析。
FTIR4000傅里葉紅外特點(diǎn)
干涉儀:非正交改進(jìn)型Michelson干涉儀,三維立體角鏡反射鏡,永久準(zhǔn)直,無需人工調(diào)整,30°入射角,消除偏振效應(yīng) (bruker 同一配件商)
檢測(cè)儀:進(jìn)口高靈敏度DLATGS (Deuterated L-Alanine Triglycine Sulfate,氘化L-丙氨酸硫酸三苷肽)檢測(cè)器,帶有防潮膜(bruker 同一配件商)
分束器:多層鍍膜溴化鉀,帶有防潮涂層(進(jìn)口)
光譜范圍: 7800~350 cm-1
高精度/高重復(fù)性:波數(shù)準(zhǔn)確度:優(yōu)于1.0 cm-1 波數(shù)重復(fù)性:優(yōu)于0.1 cm-1綜上所述,傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)在光伏材料性能研究中具有重要作用。通過高精度的光譜測(cè)量和數(shù)據(jù)分析,可以深入了解材料在不同溫度條件下的輻射特性。這些研究成果不僅為光伏組件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了可靠的科學(xué)依據(jù),還推動(dòng)了光伏技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用。FTIR4000傅里葉紅外光譜儀憑借其先進(jìn)的干涉儀技術(shù)和高靈敏度檢測(cè)器,為光伏領(lǐng)域的研究人員提供了強(qiáng)有力的工具,有助于進(jìn)一步提升光伏材料的效率和穩(wěn)定性。
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