极品白丝嫩模被大哥操 傅里叶变换红外光谱仪的检测器有哪些类型？

傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的检测器用于将红外光信号转换为电信号，其性能直接影响仪器的灵敏度、响应速度和适用场景。根据检测原理和工作条件，主要分为以下几类：

一、热检测器（Thermal Detectors）

原理：基于材料吸收红外光后温度变化引起的物理性质改变（如电阻、极化率变化）。

特点：室温工作，无需制冷，但灵敏度较低，适用于常规检测。

1. 热释电检测器（Pyroelectric Detector）

1) 核心材料：硫酸三甘肽（TGS）及其改良型（如 DTGS，氘代 TGS）、钽酸锂（LiTaO₃）。

2) 工作机制：

①　热释电材料的极化强度随温度变化，红外光照射导致材料温度升高，极化强度改变，产生可测量的电荷信号。

②　需搭配斩光器（调制红外光），以区分直流背景和交流信号。

3) 性能参数：

①　响应范围：中红外（4000–400 cm⁻¹）。

②　灵敏度：约 10⁻⁹ W/Hz¹/²，满足大多数常规分析（如有机化合物定性）。

4) 应用场景：

①　实验室常规 FTIR 仪器（如 nicolet iS 系列、Bruker ALPHA），适配 ATR、压片法等常规采样附件。

2. 微测热辐射计（Microbolometer）

1) 原理：基于微机电系统（MEMS）技术，由微米级像素单元组成，每个像素包含吸收红外光的热敏材料（如氧化钒 VOx、非晶硅 a-Si）和测温电阻。

2) 特点：

①　面阵检测器（如 320×256 像素），可与红外显微镜联用实现成像功能（Mapping）。

②　室温工作，无需斩光器，适合快速扫描。

3) 应用场景：

①　显微红外成像（如材料微区分析、污染物定位），典型仪器如 Bruker Hyperion 系列。

二、光子检测器（Photon Detectors）

原理：基于材料吸收光子后产生自由电荷（光电效应），灵敏度高，但需低温制冷以降低热噪声。

特点：响应速度快，适合痕量分析或高速检测。

1. 碲镉汞检测器（MCT Detector，Mercury-Cadmium-Telluride）

1) 核心材料：Hg₁₋ₓCdₓTe（x=0.2–0.3，禁带宽度可调）。

2) 工作机制：

①　光子激发材料中的电子从价带跃迁至导带，产生光电流，信号强度与光子通量成正比。

②　需液氮制冷（77K）：降低电子热激发噪声，提升灵敏度。

3) 类型与性能：

①　P 型 MCT：检测中红外（3–15 μm，对应 3300–660 cm⁻¹），灵敏度最高（约 10⁻¹⁰ W/Hz¹/²），用于痕量分析。

②　N 型 MCT：检测远红外（15–30 μm，对应 660–330 cm⁻¹），适用于聚合物低频振动分析。

4) 应用场景：

①　高灵敏度检测（如微量添加剂分析、气体痕量污染物）、联用技术（如 GC-FTIR、TGA-FTIR）。

2. 锑化铟检测器（InSb Detector）

1) 材料：锑化铟半导体（禁带宽度 0.17 eV）。

2) 特点：

①　主要用于近红外区域（1–5 μm，对应 10000–2000 cm⁻¹），需液氮制冷。

②　灵敏度高于热检测器，但低于 MCT，常用于近红外光谱仪（如过程分析中的在线检测）。

3. 量子阱检测器（Quantum Well Detector, QWD）

1) 原理：基于半导体量子阱结构中的子带间跃迁，可定制检测特定波长范围。

2) 优势：

①　制冷要求低于 MCT（如热电制冷至 190K），功耗更低。

②　面阵结构，适用于红外成像，如焦平面阵列（FPA）检测器。

3) 应用：

①　科研仪器（如同步辐射红外成像）、工业在线检测系统。

三、其他特殊检测器

1. ** Golay 池（Golay Cell）**

1) 原理：气体热膨胀效应 —— 红外光加热气室中的气体（如氙气），导致气室薄膜膨胀，通过电容变化检测膨胀量。

2) 特点：

①　曾用于早期 FTIR，现逐渐被热释电 / MCT 取代。

②　响应范围宽（中红外至远红外），但体积大、易受振动干扰。

2. 压电检测器（Piezoelectric Detector）

①　原理：利用压电材料（如石英）的形变产生电信号，响应红外光引起的温度变化。

②　应用：仅用于特定场景（如便携式红外仪器），目前已较少使用。

四、检测器选型依据

1. 检测需求

①　常规定性分析：选择室温热释电检测器（如 DTGS），性价比高。

②　痕量分析 / 气体检测：必须使用液氮制冷的 MCT 检测器，提升灵敏度。

③　成像或快速扫描：优先选微测热辐射计或 QWD 面阵检测器。

2. 光谱范围

①　中红外（4000–400 cm⁻¹）：热释电、MCT 为主。

②　近红外（10000–4000 cm⁻¹）：InSb、硅基检测器更合适。

3. 实验室条件

①　液氮供应能力：若配备 MCT，需确保液氮持续供应（每周补充 1–2 次）。

②　振动控制：面阵检测器（如微测热辐射计）对环境振动敏感，需稳定平台。

选择检测器时，需综合样品特性（浓度、状态）、检测目标（定性 / 定量）和实验室资源，在灵敏度、成本和操作便利性之间权衡。