84、红外发射光谱技术：原理、应用与挑战

红外发射光谱技术：原理、应用与挑战

在现代科学研究和工业应用中，红外光谱技术是一种强大的分析工具。其中，红外发射光谱（Infrared Emission Spectroscopy，IRES）作为一种特殊的红外光谱方法，正逐渐展现出其独特的优势和潜力。

1. 红外发射光谱概述

红外发射光谱主要关注通过热激发或其他方式激发的实验室样品所发射的辐射光谱。与常见的原子发射光谱（AES）不同，IRES主要研究分子系统的热发射，可用于分析固态、液态和气态的有机和无机物质，包括块状材料、表面、催化剂、薄层等。

与传统的吸收、反射或光声（PA）技术相比，IRES在某些情况下具有更高的便利性。一些传统样品，如在低频红外区域（低于约1200 cm⁻¹）具有高吸收性的催化剂、在整个红外光谱范围内不透明或反射率极低的样品、不透明的黑色粉末样品、厚样品以及原本处于高温状态的样品等，使用其他光谱观察方法存在困难，而IRES则可以发挥其优势。

2. 基本原理和热辐射定律

任何电磁辐射的发射都是系统从高能态向低能态跃迁的结果。热激发是最自然和常见的激发形式，在非绝对零度的情况下，分子会处于不同的转动和振动激发态，这些激发态分子会自发地以电磁辐射的形式释放能量并回到较低的能态。

热辐射场的一个重要度量是辐射能量密度H，其定义为H = Q / V，其中Q是总辐射能量，V是体积。辐射场由各种波长或频率的辐射组成，可以用不同的光谱辐射能量密度来表示。

基尔霍夫在1860年建立了关于热辐射的第一个定量关系，将任何物体的发射率和吸收率与黑体的光谱辐射率联系起来。黑体辐射定律在光学发射光谱中起着至关重要的作用，它定义了任何物体自发热发射的条件