前述以色散元件棱镜、光栅作为分光系统的第一代和第二代红外光谱仪已不能满足近代科技发展的需要，它们的扫描速度慢，不适用于动态反应过程的研究和痕量分析。随光学、电子学和计算机技术的发展，20世纪70年代研制出第三代傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)，它不使用色散元件，而由光学探测和计算机两部分组成。光学探测部分为迈克尔逊干涉仪，可将光源系统送来的干涉信号变为电信号，以干涉图形式送往计算机，经计算机进行快速傅里叶变换数学处理计算后，将干涉图转换成红外光谱图。

(一)仪器组成

傅里叶变换红外吸收光谱仪由光源、迈克尔逊干涉仪、样品池、检测器(热电量热计、汞镉碲光检测器)、计算机系统和记录显示装置组成。

1．光源

仪器在25000～10cm^-1，适用于近红外、中红外和远红外区间，可使用不同的光源。

近红外区：25000～5000cm^-1，使用碘钨灯。

中红外区：5000～400cm^-1，使用硅碳棒。

远红外区：400～10cm^-1，使用高压汞灯。

2．迈克尔逊干涉仪

它是用分束器(或称分光板)分离振幅的双光束干涉仪，它的作用是完成干涉调频，其结构和工作原理见图7-11。

图7-11迈克尔逊干涉仪示意图

M₁-定镜；M₂-动镜；S-光源；D-检测器；BS-光束分离器

当S光源的红外光进入干涉仪后，经过分束器BS分成两束光，一束透射过BS的光束Ⅰ，照射到动镜M₂，另一半被BS反射的光束Ⅱ，反射到定镜M₁，光束Ⅰ和Ⅱ又被动镜M₂从和定镜M₁反射返回到分束器BS上(图上为便于理解画成双线)，从而发生干涉现象。

迈克尔逊干涉仪在近红外区使用特制的SiO₂分束器；在中红外区使用KBr-Ge分束器；在远红外区使用各种不同厚度的Mylar膜分束器。

3．样品池

与普通红外吸收光谱仪相同。

4．检测器

在傅里叶变换红外吸收光谱仪中，在近红外区使用锑化锢检测器；在中红外区使用TGS(硫酸三甘肽)-KBr窗检测器；在远红外区使用TGS-聚乙烯窗检测器。

5．数据记录系统

使用计算机完成谱图显示、保存、打印等功能。

(二)工作原理

傅里叶变换红外吸收光谱仪的工作原理如图7-12所示。

图7-12傅里叶变换红外吸收光谱仪工作原理示意图
S-光源；M₁-定镜；M2-动镜；BS-分束器；D-探测器；Sa-样品；A-放大器；A/D-模数转换器；D/A-数模转换器；Sw-键盘；O-外部设备

实测时，当复色干涉光通过试样时，由于样品对不同波长光的选择性吸收，使含有光谱信息的干涉信号到达检测器D后，将干涉信号转变成电信号，经放大后输入到模数(A/D)转换器。此时的干涉信号是一个时间函数，由干涉信号可绘出干涉图，其纵坐标为干涉光强度，横坐标是动镜M₂的移动时间或移动距离。上述干涉电信号经过模数(A/D)转换器送到计算机，由计算机进行傅里叶变换的快速计算后，可获得随波数()变化的光谱图。然后再通过数模(D/A)转换器输入到绘图仪，绘出人们熟悉的透光率(T)随波数()变化的标准红外吸收光谱图。

傅里叶变换红外光谱仪的优点是：①响应速度快，可在1s内完成红外光谱范围的扫描；②传输通路多，可对全部频率范围同时进行测量；③能量输出大，干涉光全部进入检测器，检测灵敏度高；④波数测量精确度高，可测准至0.01cm^-1;⑤峰形分辨能力高，可达0.1cm^-1;⑥光学部件结构简单，测量过程仅有一个动镜移动。

傅里叶变换红外光谱仪可通过一个连接界面(光管或流通式)实现与气相色谱、高效液相色谱、超临界液体色谱的联用(GC-FTIR、HPLC-FTIR、SFC-FTIR)，而为有机结构分析提供新的有效手段。

三、商品仪器简介(表7-7)

表7-7红外吸收光谱仪简介