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红外光谱技术的应用及进展

发布时间:2021-06-19作者:admin来源:未知点击:

     傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)主要是把干涉条纹的图像信息转换为离散的数字量,再进行傅里叶变换得到被检测样品的红外光谱的技术。光源发出的光被分束器分为两束, 一束经透射到达动镜,另一束经反射到达定镜,两束光被反射回分束器。因为动镜做恒速直线运动,两束光形成光程差后产生干涉。通过样品池后,含有样品信息的干涉光到达检测器,通过傅里叶变换对信号进行处理后得到红外光谱图。与其他技术相比,傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)具有较高的检测灵敏度和分辨率、测量速度较快、散光低以及波段宽等优点。在不损坏样品的情况下,能同时对多种物质进行定性定量分析,被广泛应用于机理研究,性能表征,成分检测等众多研究领域。
 
目前已经有很多文献对FTIR技术在生化、食品、材料和地质矿物等研究领域的应用进展作了总结。Abdul等[3]总结了FTIR技术结合化学计量学在分析流体中生物分子的应用进展,表明FTIR技术是一种能够快速识别特定生物分子的变化筛选疾病的方法,在临床医学中有巨大的应用潜能。Leila等[4]总结了FTIR技术在分析白血病细胞的生化特征中的应用,凸显了FTIR技术在鉴定白血病细胞以及收集白血病细胞光谱信息的研究中的卓越性能。陈佳等[5]综述了近年来FTIR技术在食用油质量检测中的研究进展,重点总结了数据处理、消除背景效应等操作在谱图分析中的应用,为FTIR技术在食用油质量检测方面的应用提供参考。Abdenacer等[6]讨论了热重-傅里叶变换红外光谱联用技术(TG-FTIR)在高能材料表征中的应用,与常规技术相比,联用技术能够获取更全面的信息,具有更好的可重复性,表明TG-FTIR技术在研究高能材料特性的应用中极具优越性。Seifollah[7]在FTIR技术的综述中表明在表征建筑材料时便携式傅里叶变换红外光谱仪比X射线荧光(XRF)技术具有更高的准确性和安全性。Muhammad等[8]总结了FTIR技术在地质科学领域的最新应用,综述表明FTIR成像技术具备可视化地质样品中微米级有机物和矿物分布的能力,为增进对富含有机碳的煤和页岩的了解提供了技术支持。可以看出,FTIR技术在众多领域的研究工作中贡献卓著。
 
在应用FTIR技术时,为了满足不同的检测需求,常把傅里叶变换红外光谱技术同其他分析技术联用获取被分析物质的综合信息[9],也常结合数学计算模型提高FTIR谱图分析的准确度[10]。此前的综述大多针对较为单一的研究领域中的应用,较难突出技术联用、结合数学模型在各研究领域应用FTIR技术时的优势。基于此,本文就近年来FTIR技术在机理研究、性能表征、成分检测等较为全面的研究领域的应用进展作了总结,以便为不同研究领域的工作者更好地利用FTIR技术提供参考意见。
 
1 FTIR的应用现状
1.1FTIR在机理研究中的应用
利用FTIR技术研究反应机理主要是根据FTIR光谱中的信息推断反应中生成的过渡态分子和产物的结构推断反应的机理。使用FTIR技术监测反应过程时收集的FTIR信号与反应组分的浓度成正比,但并不是定量的。Hutchinson等[12]提出了一种利用标准加入法获得定量FTIR数据的方法,该方法快速、准确、适用于复杂的矩阵、不需要校准曲线或离线分析,为定性分析提供了一条新的路径。Kato等[13]使用透射法通过傅里叶变换红外显微技术监测单个微晶光系统中的水氧化反应,为研究水氧化的反应机理提供了新的策略。由于细胞尺寸与IR中波长非常接近,引起的米氏散射造成FTIR谱图失真[14]。Hariri等[15]将影响细胞尺寸的细胞生物学因素考虑在内提出了一种新的算法,并在13个不同的细胞系进行验证。结果表明,校正后的FTIR光谱与相同细胞的衰减全反射(ATR)光谱符合度达到97%以上,具有较高的准确度和可信度。Nadia等[16]采用焦平面阵列(FPA)和同步加速器傅立叶变换红外(S-FTIR)显微光谱技术研究了白藜芦醇(RV)、松弛素(RLN)等几种具有潜在抗哮喘作用的化合物在细胞内的反应机理,该研究突出了FTIR技术在研究细胞内反应机理的应用潜能。
 
随着仪器精度及分析技术的提高,得到的FTIR数据往往繁多复杂,未经处理的谱图无论是在定性分析还是定量分析时准确度都会下降,因此选择合适的数学模型处理数据对研究工作同样重要。Kannan等[17]利用FTIR光谱与密度泛函理论(DFT)计算相结合的方法研究乙腈(AN)和甲基溶纤剂(MCS)以及不同比例的二元混合溶液中两种分子的存在方式以及异质相互作用的机理。配制乙腈物质的量占比分别为0.2、0.4、0.6和0.8(SS1、SS2、SS3、SS4)的乙腈甲基溶纤剂混合试样。将测得的SS1、SS2、SS3和SS4的FTIR光谱,与纯的AN和MCS光谱图进行对比,推断AN和MCS两种分子生成不同聚合物的机理。从FTIR谱图分析得到MCS分子不是以单体、二聚体或三聚体的形式存在,而是以封闭四聚体的形式存在,AN与MCS可以形成分子比为1∶4和2∶4的配合物。还验证了(甲基溶纤剂)C -H···N(乙腈)、(亚甲基溶纤剂)C-H···N(乙腈)和(甲基氰)C-H···O(羟基或乙醚)3种非经典氢键的生成。DFT在该研究中主要用于AN、MCS及其配合物的频率计算和自然键轨道(NBO)分析,最后结合FTIR的结果分析得出AN与MCS分子比为2∶4的配合物更稳定。Karthick等[18]利用相同的方法作了相似的研究,分别记录了纯乙酸甲酯、纯间二甲苯及其等物质的量二元溶液的FTIR光谱。在二元溶液中乙酸甲酯、间二甲苯的吸收峰均发生了位移,表明存在分子间相互作用的可能,并在后续的数据处理中结合DFT计算分析了几种产物的数量及稳定性。FTIR光谱技术结合DFT计算在以上研究中做出了很大的贡献,体现了此方法在研究有氢键生成的化学反应中的卓越性。
 
傅里叶变换红外光谱技术能够无损快速地记录试样中的与致病分子相关的特征振动光谱[20],在研究各种与癌症或其他疾病相关的组织中具有重要作用,被公认为是一种较好的诊断工具[21]。借助FTIR技术研究基因和疾病的联系,Olademehin等[22]以存在滞育现象的淡色库蚊为对象,研究其体中的糖原合酶(glys)、结合盒转运蛋白(atp)和低密度脂蛋白受体伴侣(ldlr)3个受同一转录因子调控的同源基因,来探寻特定基因和滞育现象的关系。实验中向滞育初期的雌性淡色库蚊注射dsi-RNA抑制3个目标基因,并持续喂7 d含有1% D- [13C6]的10%葡萄糖。使用13C固体核磁共振技术和傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术监测注入的dsi-RNA对蚊子葡萄糖代谢的影响。通过FTIR技术确定蚊子中经过13C标记的总糖原和脂质成分的含量变化和积累情况来分析基因和疾病的关系。
 
傅里叶变换红外光谱技术在研究病变组织中同样具有突出的优势。基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI-MSI)技术常用于可视化组织切片中生物小分子和生物大分子的空间分布,但还存在分子特异性较差[24]以及数据过载[25]等缺点。Rabe等[26]提出将FTIR技术和MALDI-MSI技术结合的方案来分析单片组织样本。FTIR成像提供了高分辨率的组织结构和组成信息,改善了MALDI-MSI特异性差的问题,再结合MALDI-MSI技术得到单个分子的质荷比(m/z)信息,较好地实现了对单分子的特异表征。该团队通过在植入了U87胶质瘤肿瘤细胞和人原发性胃肠道间质瘤细胞的小鼠中进行肿瘤细胞的无监测定位和标记物提取证明方案的一般适用性。此外,研究团队从患有由尼曼-皮克C型疾病引起的脂质增生的小鼠的大脑中检索相关的敏感脂质的形态学特征,通过高分辨定量基质辅助激光解吸/电离傅立叶变换离子回旋共振质谱成像(MALDI-FTICR-MSI)对病变的小组织亚细胞结构进行靶向质谱成像。结果证明可以清晰成像的同时,降低了至少97%的数据加载采集时间。Na等[27]利用MALDI-FTICR-MSI技术研究吡非尼酮治疗特发性肺纤维化(IPF)的代谢途径,结果表明吡非尼酮可恢复IPF组织中的氧化还原平衡和糖酵解、降低抗坏血酸和藻酸盐的代谢,从而促进胶原蛋白加工的原位调节。这些结果突出了MALDI-FTICR-MSI技术在研究病理中的应用价值。
 
不难发现,在研究反应机理时,如何提高FTIR技术定量分析的准确度依然是个难题,校准曲线校正法虽然在一定程度上提高了定量分析的准确度,但因需要离线采样又削弱了FTIR技术原位监测的优势。标准加入法获得定量FTIR数据的方法,仅适用于测定静态样品中分析物的浓度。结合密度泛函理论来提高产物定量分析的准确度目前仅适用于部分有氢键生成的反应;偏最小二乘回归法(PLSR)适用性较高,但准确性又相对较低。因此,在研究工作中需要借鉴已有的经验考虑实验条件选择合适的数学校正模型。
 
1.2FTIR在性能表征中的应用
傅里叶变换红外光谱技术所需样品量少,常被用来表征食品包装材料、塑料、粘合剂等各种材料的性能[28]。陈茹等[29]采用FTIR技术和差值扫描量热(DSC)技术对以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质为主的食品接触材料进行检测,结合FTIR和DSC测试结果,可快速分析材料的成分及热性能。黄爱萍等[30]采用ATR-FTIR、DSC、热重分析法(TGA)3种方法对5种PP塑料进行测试。ATR-FTIR结果与热分析的实验数据给出的结果相吻合,这给塑料的鉴别及成分分析提供了一定的技术支撑。Ramya等[31]使用FTIR技术分析粘合剂共混物的化学成分,借助无滴技术测量粘合剂共混物的表面自由能,借以研究粘合剂的表面自由能与其主要官能团之间的关系,结果表明利用FTIR技术预测的相关指标与表面自由能的研究有助于进一步了解粘合剂的特性。谭晓平等[32]采用湿化学还原法,在还原氧化石墨烯表面引入水溶性大环主体超分子柱芳烃(CP5),形成复合物CP5-RGO,并采用FTIR、X射线光电子能谱(XPS)对复合物CP5-RGO进行表征。陈晓婷等[33]采用热重-红外-气相色谱/质谱(TGA-FTIR-GC/MS)联用技术,研究了平均分子量为2.400×103~1.724×105g/mol的不同分布范围内的3种聚苯乙烯的热裂解特征。
 
氧化石墨烯-银(Ag-GO)纳米复合材料是近年来比较重要的一种抗菌剂。Ahmad等[34]提出了一种无需使用表面活性剂和还原剂一步合成Ag-GO纳米复合物的方案,并且成功应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱检测不同剂量浓度下Ag-GO纳米复合物对阴性大肠杆菌的抗菌活性。拉曼和傅立叶变换红外光谱都可以提供样品内分子振动特性的信息,但是二者对不同的分子官能团的灵敏度不同的,同时使用这两种技术可以进一步确保实验结果的准确性。在这项研究中最后还通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)技术验证FTIR和拉曼光谱结果的可靠性。
 
为了加速催化燃料的吸热裂解反应以获得更好的冷却能力来解决超音速飞机的热问题,Ji等[35]设计了一种使用聚酯基大分子作为大分子引发剂(MI)的烃裂解的新策略。在连接有FTIR光谱仪和气相色谱质谱仪(TG-FTIR-GC/MS)的TGA8000热重分析仪上收集黄色透明固体超支化聚酯片段的结构和热重信息,用DFT计算揭示了大分子引发剂可能的反应机理。该研究表明MI分解产生的自由基片段对加速JP-10脱氢有效,为碳氢化合物燃料在超音速飞机中的使用提供了广阔的前景。Barra等[36]则利用FTIR技术和PLSR结合的方法预估柴油中的十六烷值来预测柴油的质量,绘制了50个柴油样品的FTIR指纹图,并且基于改进的FTIR指纹图,使用经预处理后的数据建立了PLS预测模型。
 
Wang等在研究中提出了一种新的策略,从傅里叶变换红外光谱中得到官能团组分,结合分组拉索正则化的广义线性模型对烃类燃料的平均性质进行表征,判断材料的燃烧性能。因为特定官能团中氢原子与碳原子的比例恒定,利用光谱来估计碳氢化合物燃料中官能团的氢含量,借以预估碳原子的含量。烃类燃料中影响燃烧性能的官能团主要为CH3和CH2,因此将得到的数据分为CH3、CH2和其他官能团3组通过建立统计模型预估CH3和CH2的数量。傅里叶变换红外光谱仪的背景噪声、分辨率都会造成光谱图误差,影响CH3和CH2定量分析的准确度[38],因此提出结合分组拉索正则化的广义线性模型对傅里叶变换红外光谱进行校正降低仪器误差的影响。还用蒙特卡洛模拟分析检验所提方案的鲁棒性,结果证明了利用数学模型校正红外光谱的可行性,为研究开发新燃料提供了一种便利的方法。
 
在性能表征中运用FTIR的局限性依然在于如何提高定量分析的准确度。在对材料或者燃料等进行表征时大多需要联用多种分析仪器,例如联用拉曼光谱技术,但实际得到的谱图非常复杂,还需大量的数据处理工作。虽然在对烃类燃料进行表征时,提出分组拉索正则化的广义线性模型,但已经对数据进行了理想化处理,很难运用到其他的研究工作中。
 
1.3FTIR在成分检测中的应用
Iman等[39]利用FTIR和XRD技术研究4种食品添加剂(琼脂、藻酸盐、卵磷脂和甘油)在3种不同浓度(0.5%、1%和1.5%)下对食品的影响。FTIR和XRD结果比较表明,琼脂、藻酸盐、卵磷脂和甘油主要是通过影响羟基和氢键的相互作用来改变淀粉结构的长度进而影响食物的质量。刘唤等[40]通过检测FTIR谱图中脂肪官能团、蛋白质官能团以及β糖苷键的特征吸收峰的种类及数量,判断不同品牌和年龄段奶粉的优劣,对奶粉的鉴别和选择有一定意义。Mourad等[41]通过研究光谱图中3029~2767 cm-1和1785~400 cm-1范围内与坚果油的性质有关的特征峰吸收强度判断坚果油的新鲜程度,从而研究不同的储存条件对坚果油新鲜程度变化的影响。此外,该研究团队还利用FTIR技术结合PLSR,量化了酸度、储存瓶材料、特定吸收度K232和K270对特级坚果油储存期间新鲜程度的影响。
 
微生物的数量和质量很大程度上决定着冷藏易腐食品的安全性。传统检测方法费事费力,基于FTIR的检测技术为微生物的检测提供了一条省时省力的途径[42]。Adiani等[43]提出了使用顶空固相微萃取气相色谱质谱(HS-SPME-GCMS)、FTIR光谱和数学模型结合的办法获取试样的化学指纹数据,并用PLSR进行统计分析。选取加工最少的菠萝作为试样,分别用单一的GC-MS的模型和基于FTIR的补充模型进行检测,结果表明基于FTIR的补充模型可以准确预测87%的样品远远高于GC-MS的53%,验证了基于FTIR的模型预测随机样品的质量的可行性,为预测分析食品质量提供了新的选择。
 
近年来,主动式和被动式傅里叶变换红外光谱仪都得到了很大的发展,为气体的检测提供了很大的便利[44]。主动FTIR光谱主要利用人工光源的红外辐射对气体的特征红外吸收进行探测分析,具有实时快速、非接触、宽波段、高能量、高信噪比、待测气体与背景之间不需要温差等优点[45],常用于大气环境的监测、大气气溶胶云映射和云雾的测量等[46]。邓军等[47]等利用主动式FTIR技术研究了矿井中浓度为3.57、7.12和14.28 μmol/L的CH4随温度(-5~50 ℃)和压强(0~75 kPa)的变化的实际浓度,校正后得到与温度、压强相关的函数所测浓度偏差在2%以内。被动式FTIR技术的原理是通过探测大气中目标物和背景的红外辐射或吸收强度信息,再用特定方法反演得到目标气体的浓度等信息。被动式FTIR技术无需人工光源、具有机动性和时效性较强、探测范围广[48]等优点,常用于污染气体、导弹尾焰气体、腐蚀性等危险气体的监测和预警,挥发性有机物以及温度和烟气的测量[49]。Gao等[50]基于被动式FTIR技术,建立了一个新的辐射传递模型,能够根据水泥窑中CO2的FTIR光谱计算透射率。基于HITRAN数据库,使用非线性最小二乘拟合法从透射率计算CO2的浓度。结果表明此模型测定高温水泥窑中CO2的浓度准确性很好,而且该方法还适用于CO、SO2等气体的测量。
 
在环境检测中,傅里叶变换红外光谱仪常用来检测NOx、H2S、SO2等污染气体的成分及含量[51]。李剑等[52]建立了一套可精确测量低浓度NO2的傅里叶变换红外光谱系统,用动态稀释法配制不同浓度的标准气体,并测量其含有的NO2的浓度,测量系统表现出良好的线性响应准确性和稳定性。Edgar等[53]使用FTIR建立了实验室测量NO2和硝酸气体的新方法。该方法基于HITRAN数据库合成的参考谱图进行定量测量,对于10 μmol/molNO2气体测量的相对标准不确定度是3.4%,此不确定度的主要来源是数据库谱线强调的不确定度(3%)贡献,该方法的测量结果与用标准气体进行校准测量的结果存在约5%的相对偏差。此方法还可以用于测量200 nmol/mol硝酸气体,测量结果的相对标准不确定度是11%。
 
气态污染物的测量通常需要借助气体计量标准溯源至国际单位制(SI)的单位,为实现世界各国计量标准的国际等效性,国际计量局(BIPM)组织了多次各国计量院之间标准气体的国际比对。FTIR在气体国际比对精密测量中发挥了重要的作用。在氮中10 μmol/molNO2国际比对中[54],BIPM利用FTIR测量了NO2气体中含有的微量硝酸杂质,并扣除该杂质后获得精确的NO2标准浓度值。BIPM还采用配有6.4 m光程长的怀特气体池的FTIR测量了各国的比对样品,结果显示在10 μmol/mol的浓度附近,仪器信号响应的标准不确定度贡献为0.02 μmol/mol,测量结果的合成标准不确定度约为0.042 μmol/mol,中国、美国和英国等国家计量院与国际计量局取得了较好的国际等效度。在氮中2 μmol/mol甲醛国际比对[55]中,甲醛的参考标准来源于扩散管动态发生技术,以FTIR为检测手段,为各国的比对样品进行赋值。对14个标称浓度2 μmol/mol瓶装氮中甲醛气体进行测量时,发现含有三聚甲醛杂质(浓度约0.02 μmol/mol)、一氧化碳杂质(浓度0.2~0.35 μmol/mol)和水分杂质(浓度0.3~3.3 μmol/mol)。测量结果显示,该方法对2 μmol/mol甲醛赋值结果的标准不确定度为0.004 μmol/mol,同时长期稳定性研究显示瓶装甲醛气体的量值呈现逐渐下降的趋势。
 
FTIR技术在成分检测中发挥越来越重要的作用,但存在的许多限制条件依然阻碍了FTIR技术的进一步应用。尤其在气体成分的监测中,这一不足尤为突出。对空气中污染气体进行实时监测,就对仪器的体积有所要求。近年来,便携式傅里叶变换红外光谱仪虽然有了较大发展,但还存在着波长分辨率差、无法得到连续光谱或对谱图进行预处理的技术局限,故只能作为较低档的专用仪器。同样基于被动式FTIR技术建立的新的辐射传递模型也只能在特定环境下使用。
 
1.4FTIR在其他方面的应用
除了在评估新鲜度、微生物数量、食品质量与安全等方面的应用[56],Tsakanikas等[57]已经尝试把FTIR技术应用到食品的分拣工作中。目的是开发一种基于可监督的PLSR和支持向量机(SVM)结合的系统,利用FTIR技术实现生食的自动分类。整个工作借助Python 2.7实现,原始的FTIR数据进行预处理后借助RNV18(Standard Normal Variate17的强化版本)传递来提高数据质量、删除无关波长信息以及消除固有乘性噪声。传递的数据通过PLSR进行数据降维后即可实现指导系统把目标定向在生食品的分类上。使用SVM分类器建立了7种原料类型的分类模型,并在240个独立测试样本中进行食物类型的预测来检验模型的科学性。实验结果表明当置信区间为95%,准确度为98.5%时,此食品分类模型的准确度可达100%。
 
FTIR技术具有简单、快速、所需骨骼样品量少的优点,现已成为考古学和法医学中评估人体骨骼发育、组成和性质最常用的分析技术之一。Ana等[58]探究了骨骼中的胶原蛋白含量对人骨样品燃烧中翘曲产生的影响,进而判断骨骼残骸的燃烧情况。通过FTIR技术分析了考古骨骼和现代骨骼两种不同样品中胶原蛋白的含量,发现胶原蛋白的酰胺I带在骨骼中表现出较强的热诱导翘曲性。在考古学中通过得到发生燃烧的身体部位信息,即在全身、绿色骨骼还是干骨上,进行相关的丧葬习俗研究。在法医鉴定中,如果证明燃烧部位为干骨则可排除死于火灾的情况。Mari等[59]利用化学计量工具评估了傅里叶近红外光谱(FT-NIR)技术在研究环境对烧伤骨骼的影响中的应用。将烧伤骨骼的内部和外部光谱以及沉积物样品进行处理后进行FTIR技术鉴定,选出受环境影响较小的烧伤骨骼样品用于法医研究。在法医学中,除了通过FTIR技术分析骨骼的燃烧情况判定死因,还可通过鉴定血迹的出现及存在时间来判定死亡时间。Lin等[60]利用ATR-FTIR与先进的化学测量方法相结合,在尽量还原犯罪环境条件下,可判定107 d之内的血迹样品的出现时间,这对法医调查非常有价值。这些发现表明,FTIR光谱技术与化学计量学方法相结合,可作为一种快速有效的工具用在法医研究中。
 
傅里叶变换红外光谱技术还被用于海水中微塑料污染的分布监测,Barrows等[61]在研究中记录了欧洲和北美(包括北极)的71个站点的近地表海水中微塑料的傅里叶变换红外光谱进行表征,结果表明聚酯纤维的丰度与经度相关。红外特征由东向西转移,表明纤维可能远离源头而风化。Yalkun等[62]利用便携式傅里叶变换热红外光谱仪(FTIR)测量塔克拉玛干沙漠地表发射率,重新估算全球陆地卫星(GLASS)和中分辨率成像光谱仪(MODIS)的宽带发射率(BBE)最佳系数方程,根据FTIR得到的数据进行误差分析,R2从0.4增加到0.9,均方根误差和偏差分别减小了1和3个数量级,证明在沙漠地表发射率检测领域FTIR技术的分析准确度在不断提高。此外,采用ATR-FTIR技术还可用于天然柠檬酸风味精油识别[63]、中成药筛选[64]等产品鉴别领域。
 
2 总结展望
2.1存在的不足
FTIR技术在各领域的研究工作中做出了很大的贡献,但从现在对FTIR技术的运用中不难发现,如何提高定量分析的准确性依然是无法避免的技术难题。虽然研究者们已经提出了许多有效的策略来解决这一问题,但同时产生了新的误差削弱了FTIR技术的优势。例如校准曲线校正法因需要离线采样削弱了FTIR技术原位监测的优势、标准加入法仅适用于测定静态样品。常用的校正模型偏最小二乘回归法(PLSR)适用范围较广,但准确性又相对较低。因此如何提高FTIR技术定量分析的准确度,并且使方案更具普适性依然有待更深的研究。
 
在成分检测的应用中,依然存在很多限制条件。便携式傅里叶变换红外光谱仪的分辨率较低,无法满足检测需求。而已经建立的准确度较高的气体监测模型,仅能在特定环境下检测某几种气体,同样存在着适用性较低的问题。
 
2.2改进建议
如本文所述,FTIR技术和数学计算模型的结合已成为成分检测和性能表征的强大工具,因此必须对这种方法进行标准化,提高适用范围的同时保证准确度。为了达到这个目的,可以从提高FTIR技术的精度着手,同步辐射傅里叶变换红外光谱(SR-FTIR)在检测有红外响应分子的精细结构方面的能力优于传统FTIR。此外,SR-FTIR具有出色的信噪比、亮度和长时间无损检测的能力,因此在研究工作中可以用SR-FTIR替代传统的FTIR提高检测的精度。对已有的常用的数学模型,应建立相应的标准适用条件,以供参考。其次找到适用范围更广的数学处理模型需要结合已有的经验进行更多的研究工作。为减少FTIR技术在性能表征和成分测量的限制条件,还需要大量的研究工作来提高便携式傅里叶变换红外光谱仪的精度。
 
综上所述,FTIR技术不但在机理研究、性能表征、成分检测等众多领域发挥着重要的作用,在环境监测、考古法医等研究领域同样有着非常大的应用潜能。多种分析技术联用的发展在给出全面详尽精密数据的同时,也不可避免地产生了数据过载、谱图复杂难以处理的问题,因此选择合适的数学模型对谱图数据进行处理在科研工作中具有非常重要的意义。本文就近年来FTIR技术在各领域中的应用现状和如何结合数学模型提高FTIR分析的准确度的进展作了总结,并指出了不足之处,为各领域的研究者更好地使用FTIR技术提供参考意见。

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