中红外光谱在遥感中的应用

中超04
红外光谱在遥感中的应用
导读:中红外波段也就是常说的3—5微米波段,也算是热红外遥感。这个窗口对火灾、活火山等高温目标识别敏感,可以有效的捕捉高温信息。而8—14微米的远红外窗口,也属于热红外遥感,但主要用于调查地表一般物体的热辐射特性,探测常温下的温度分布,目标的温度

中红外波段也就是常说的3—5微米波段,也算是热红外遥感。这个窗口对火灾、活火山等高温目标识别敏感,可以有效的捕捉高温信息。

而8—14微米的远红外窗口,也属于热红外遥感,但主要用于调查地表一般物体的热辐射特性,探测常温下的温度分布,目标的温度场,进行热制图等。

所以二者的区别主要在于高温目标和常温目标。

关于热红外遥感,建议楼主查阅赵英时老师的《遥感应用分析原理与 *** 》中第四章

25μm至25μm。

根据《中红外光谱仪的基本构造和原理》了解到,红外波长范围在25μm至25μm,是分子结构信息最丰富的区域。

在环境监测中,中红外光谱主要用于有机污染的监测,也可以用来检验平板、棱镜和透镜等光学元件的质量等。

中红外区的特征区的波数范围是:25μm至25μm。

红外光谱波长范围约为 075 ~ 1000µm,一般换算为波数。根据仪器技术和应用不同,习惯上又将红外光区分为三个区:近红外光区(075 ~ 25µm )中红外光区(25 ~ 25µm );远红外光区(25 ~ 1000   µm ) 。

中红外区是分子结构分析最有用、信息最丰富的区域,属于是热红外遥感。这个窗口对火灾、活火山等高温目标识别敏感,可以有效的捕捉高温信息。

近红外光分为近红外短波(780~1100nm)和近红外长波(1100~2526nm)两个区域。近红外区域是人们最早发现的非可见光区域。属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱,主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,具有较强的穿透能力。

相关应用

1、伽马射线:可用于矿产勘测、医学影像、伽玛刀手术(治疗肿瘤)、修复艺术品等。

2、X射线:医学拍片(X光片)。

3、紫外线:验钞机、日光灯、紫外线消毒灯、黑光灯、紫外线灯(法医发现指纹脚印等)。紫外线还有助于人体合成维生素D。

4、可见光:由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七色光组成。常见应用是 *** 可见光灯,如白炽灯、卤素灯、荧光灯、节能灯、LED灯、霓虹灯等。

5、红外线:遥控器、夜视仪、医用红外线治疗仪、光浴装置、热成像仪、摄像机的自动对焦、汽车的远程锁定等。

6、无线电波:蜂窝 *** 或移动 *** 、电视模拟信号、调频广播、卫星导航、雷达等。

可见光 指能引起视觉的电磁波可见光的波长范围在077~039微米之间波长不同的电磁波,引起人眼的颜色感觉不同077~0622微米,感觉为红色;0622~0597微米,橙色;0597~0577微米,**;0577~0492微米,绿色

红外光谱的原理如下:

红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁,检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱,又称分子振动光谱或振转光谱。

所以,用红外光照射有机物分子时,分子中的化学键或官能团可发生振动吸收,不同的化学键或官能团吸收频率不同,在红外光谱上将处于不同位置,从而可获得分子中含有何种化学键或官能团的信息。

拓展知识:

当一束具有连续波长的红外光通过物质,物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时,分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级,分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁,该处波长的光就被物质吸收。

所以,红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析 *** 。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来,就得到红外光谱图。红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标,表示吸收峰的位置,用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标,表示吸收强度。

当外界电磁波照射分子时,如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相等,该频率的电磁波就被该分子吸收,从而引起分子对应能级的跃迁,宏观表现为透射光强度变小。电磁波能量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一,这决定了吸收峰出现的位置。

红外吸收光谱产生的第二个条件是红外光与分子之间有偶合作用,为了满足这个条件,分子振动时其偶极矩必须发生变化。这实际上保证了红外光的能量能传递给分子,这种能量的传递是通过分子振动偶极矩的变化来实现的。

并非所有的振动都会产生红外吸收,只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收,这种振动称为红外活性振动;偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收,称为红外非活性振动。

红外光谱(IR)是一种吸收光谱,对有机化合物的鉴定和结构分析有鲜明的特征性。任何两个不同的化合物(除光学异构外)一般没有相同的红外光谱,因此运用红外光谱可以确定两个化合物是否相同。此外,一些官能团,虽然在分子中的地位不同,但也可以在一定的波长范围内发生吸收。根据化合物的红外光谱可以找出分子中含有哪些官能团。在做红外光谱图时,所需样品少,速度快,因而是一种有效和常用的分析 *** 。

产生:化合物分子吸收特定波长的红外光产生分子振动能级的跃迁,从而产生红外吸收光谱。不同种类的有机化合物,因为具有不同的官能团,因此能够吸收不同波长的红外光,在红外光谱图中呈现不同的特征吸收峰。根据红外光谱图中特征吸收峰的出现与否,既可判断有机化合物的结构特征 。

基本原理:红外光的波长处在075μm到300μm的范围内,习惯上将红外光谱进一步分为近红外(λ=075∽30μm)中红外(λ=30~30μm)、和远红外(λ=30~300μm)三个区域。一般的红外吸收光谱,主要指中红外范围,波数在400~4000cm-1之间 。

当有机物分子吸收红外光谱后,体系能量增加,产生振动能级的跃迁。分子的振动一般包括键的伸缩振动和键的弯曲振动,伸缩振动是指沿键轴的振动,弯曲振动是指键角交替地发生变化的振动。在这些振动中只有那些在振动是发生偶极矩变化的振动才能吸收红外光。这是因为振动引起电荷分布的改变所产生的电场,与红外辐射的电磁场发生共振而引起吸收。在振动能级发生改变时,常常伴随着一系列转动能级的改变,测量有机化合物红外光谱时,所看到的吸收谱带是连续的 峰谷相间的,而不是断续的线性红外光谱。因此,红外光谱是分子的振动-转动光谱 。

红外光谱定性分析:

一般采用三种 *** :用已知标准物对照、标准谱图查对法和直接谱图解析法。1已知物对照应由标准品和被检物在完全相同的条件下,分别绘制红外光谱图进行对照,谱图相同则肯定为同一化合物。2标准谱图查对法是一种最直接、可靠的 *** 。在用未知物谱图查对标准谱图时,必须注意:测定所用仪器与绘制标准谱图的在分辨率和精度上的差别,可能导致某些峰细微结构的差别;未知物与标准谱图的测定条件必须一致,否则谱图会出现很大差别;必须注意引入杂质吸收带的影响。如KBr压片可能吸水而引入水吸收带等。3对于未知化合物,可按照如下步骤解析谱图:先从特征频率区入手,找出化合物含有的主要官能团;指纹区分析,进一步找出官能团存在的依据;仔细分析指纹区谱带位置、强度和形状,确定化合物的可能结构;对照标准谱图,配合其他鉴定手段,进一步验证 。

红外光谱定量分析:

选取合适的定量吸收峰,测定吸收峰的吸光度,依据朗佰-比尔定律,计算待测组分含量 。