1．实验目的

1)掌握遥感FTIR测量燃烧火焰温度的方法，了解利用发射光谱谱线精细结构计算火焰温度的方法。

2)熟悉遥感FTIR仪器的基本结构、特点、应用范围，掌握基本实验方法和操作技术，熟练掌握遥感FTIR光路的调整方法，提高数据处理能力。

2．实验仪器及主要性能参数

Bruker EQUINOX55型遥感傅里叶变换红外光谱仪，其主要性能参数如下。

信噪比：36000：1;

采样速率：80张谱/s(16cm^-1谱分辨率)；

测量谱区：4000～500cm^-1；

最高分辨率：0.2cm^-1；

波数精度：0.01 cm^-1。

3.实验试剂、场地

(1)试剂

含有聚四氟乙烯或高氯酸铵的固体推进剂药柱；液氮。

(2)场地

具有通风设施的走廊或者室内。

4．实验原理

测量固体推进剂燃烧火焰的高分辨率发射光谱图，利用谱图中HCl或HF的发射光谱的P分支或R分支精细结构，根据分子转-振光谱测温法或最大强度谱线测温法，计算燃烧火焰的温度。

5．实验步骤

(1)实验准备

1)用专用漏斗给仪器灌注液氮，注意应少量多次灌注。

2)将 KBr分束器从干燥器中取出，放入仪器分束器的位置，并将其锁住。

3)将Globar光源置于离仪器的接收望远镜约5m的位置，并使其对准主机的接收望远镜，打开望远镜和光源上的盖子。

(2)开机

1)打开稳压电源。

2)开启电脑、显示器、打印机。

3)开启仪器，仪器开始自检，自检通过后，仪器的状态指示灯变为绿色，仪器开启后，至少要等待10min，待电子元件和光源稳定后，才能进行测量。

4)运行OPUS软件，进行相关参数的设置。

打开Measure>Setup/Diagnostics>Optic Setup and Service，在Devices/Op-tions窗口中设置Source 为6=Emission, Beamsplitter为KBr, Detector为2=MCT，完成后点击Save Settings退出。

打开Measure>Repeat Measurement，在Basic窗口设置样品描述(Sample description)和样品状态(Sample form)；在Advanced窗口设置文件名(File name)、存储路径(Path)，设置扫描分辨率(Resolution)为1 cm^-1，样品扫描次数(Sample scan)为10次，样品扫描间隔时间为1s，扫描区间(Save data from)为4000～500cm^-1，谱图形式(Result spectrum)为Emission。

(3)调整光路

1)在OPUS软件中，打开Measure>Advanced Measurement，在Check sig-nal窗口中，选择观察干涉图(Show Interferogram)信号，此时可以看到干涉图的信号强度，干涉图的最大值位置和强度都应相对稳定。

2)打开光源上方的瞄准激光器，观察红色的激光点打在仪器或其周围物体上的位置(注意眼睛不可直接看激光点)，调整光源的位置，并利用三角架进行微调，直至信号强度最大。

3)将固体推进剂药柱置于比光源稍低的位置，并估计燃烧火焰的大小，使火焰中心位于光源的位置，确保火焰充满仪器的视场。

(4)采集红外光谱图

1)打开Measure>Setup/Diagnostics>Optic Setup and Service，在Devices/Options窗口中设置Source=No source。

2)点燃药柱。

3)收集样品的发射光谱图：在Measure>Repeat Measurement的Basic窗口中，点击Repeat Sample Single Channel收集燃烧过程中火焰的发射光谱图系列。

(5)关机

1)关闭仪器电源；

2)关闭电脑；

3)关闭稳压电源；

4)取出分束器，放回干燥器中；

5)将光源和望远镜上的保护盖盖上，仪器归位。

(6)清理工作

清理实验室，保持实验室干净整洁。

6．实验处理及谱图解析

1)在OPUS软件中，File＞load File分别打开各个谱图文件，在文件名上点鼠标右键，选Show Parameters，在显示的窗口中选Emission，即可得到各个波数处的发射强度数据。

2)将各谱图的数据导出至Excel，取HCl的P分支精细结构或HF的R分支精细结构中每条谱线的强度进行计算：

3)对Y和X做直线拟合，得到

Y_R或P =AX +b

则根据，计算出各个时刻燃烧火焰的温度

4)画出火焰温度随时间的变化曲线。

7．注意事项

1)仪器镜头打开后不得直视激光束，避免激光伤害；

2)灌注液氮应少量多次，防止液氮冻伤；

3)不得对着仪器的窗片和分束器呼气，避免损坏；

4)搬运仪器主机时应注意安全，确保仪器稳固地固定在支架上；

5)更换及保管分束器和检测器应格外小心，不得触摸镜面，不得落上灰尘，更不得以任何方式擦洗镜面；

6)当连续长时间使用MCT检测器时，注意检查液氮剩余量，及时补充液氮；

7)要用专用点火工具点燃药柱，不得直接对药柱点火；

8)在药柱燃烧过程中，不得靠近火焰，以免烧伤；

9)实验过程中要仔细观察实验现象，发现异常情况或遇到故障应及时排除，实验者本人不能排除时，应立即报告指导教师。

10)自觉保持操作环境的卫生。

8．实验报告及要求

1)简述实验的目的、意义和基本要求；

2)简述实验内容和实验原理，要求讲述遥感傅里叶变换红外光谱仪的结构和工作原理；

3)详细写明实验步骤，包括实验光路构造图；

4)记录实验数据，要求测试实验样品的组成及其燃烧产物，绘制实验样品燃烧产物的发射光谱图，列表记录燃烧产物的发射光谱精细结构的谱线强度，计算燃烧火焰的温度；