1．镜面反射附件

镜面反射(mirror reflectance)指的是红外光束以某一入射角照射在样品表面上发生的反射，反射角等于入射角。镜面反射入射角的选择取决于所测样品层的厚度。如果样品层的厚度在微米级以上，入射角通常选30^o；如果样品层的厚度在纳米级，如单分子层，入射角最好选80^o或85^o。镜面反射光谱技术用于收集平整、光洁的固体表面的光谱信息，测试反射表面上的超薄薄膜(单分子层)或金属基体上的薄膜，如金属表面的薄膜、金属表面处理膜、食品包装材料和饮料罐表面涂层、厚的绝缘材料、油层表面、矿物摩擦面、树脂和聚合物涂层、铸模塑料表面等。

在镜面反射测量中，由于不同波长位置下的折射指数有区别，因而在强吸收谱带范围内，经常会出现类似于导数光谱的特征，这样测得的光谱难以解释。如使用KK(KramersKronig)变换为吸收光谱后，可解决解析上的困难，如图14-14所示。

图14-14 K-K转换前后示意图

注意镜面反射光束没有进入样品颗粒内部，未与样品发生作用，镜面反射光不负载样品的任何信息，会干扰测试，引起光谱畸变，测试时浓度应尽量低，浓度越大，镜面反射越严重，高浓度还会使谱带变宽，并出现全吸收现象。粒度尽量小(2～5um)，样品的颗粒越大，越容易产生镜面反射。样品的折射率越高，镜面反射越多，谱带变得越宽。

镜面反射光谱的测量装置有很多种，但基本结构有三种：固定角反射附件、可变角反射附件和掠角反射附件。固定角反射附件和可变角反射附件主要用于测试金属表面改性样品、树脂和聚合物薄膜或涂层、油漆、半导体外延等；掠角反射附件适合于测定纳米级薄膜、金属表面亚微米级薄膜、单分子膜、LB膜等。镜面反射附件提供了一种非破坏性的IR测试方法。

(1)固定角反射附件

入射光的入射角固定不变，通常分为10^o、30^o、45^o、70^o、80^o和85^o入射角为80^o或85^o的固定角反射附件又称为掠角反射附件。图14-15为入射角为30^o的固定角反射附件示意图，图14-16是其光路图。

图14-15入射角为30^o的固定角反射附件示意图

图14-16入射角为30^o的固定角反射附件光路图

(2)可变角反射附件

入射角变化范围通常为30^o～80^o或20^o～85^o如果入射角设定为80^o或85^o这时的可变角镜面反射附件又称为掠角反射附件。图14-17所示为可变角反射附件光路图。

图14-17可变角反射附件光路图

(3)掠角反射附件

如果入射角设定为80^o或85^o这时的固定角反射附件和可变角反射附件又称为掠角反射附件。掠角反射附件如图14-18所示，图14-19是其光路图。

图14-18入射角为80^o的掠角反射附件示意图

图14-19入射角为80^o的掠角反射附件光路图

镜面反射光谱的特点如下：物质的折射系数n，在无分子共振吸收的透明区，随频率的变化是缓慢的，因而其反射率随频率的变化也是缓慢的；在分子共振吸收频率附近，折射率会发生突变，成为复折射率，即=n-Ik，其中k为消光系数，镜面反射光与入射光的光强比R(即反射率)为

n与k在分子共振吸收频率附近都有突变，因此R在分子共振吸收频率附近也会产生突变。透射吸收越强的频率位置附近，镜面反射率也越大，但透射吸收峰与镜面反射峰不一定完全重合，反射峰往往会向高波数方向移动。

镜面反射侧重于晶体或半导体材料、有机和无机化合物的定性和定量分析(不常用)，极性晶体光学常数的测量，Ⅲ～V族化合物半导体电学参数(负介电常数)的测量，对极性晶体镜面反射谱的数据处理可以获得其透射谱，镜面反射谱进行数学处理可获得常温下材料的辐射谱，半导体外延层厚度的测量。

5．气体检测附件

气态试样可在气体吸收池内进行测定。短光程气体池(如图14-20所示)指的是长度为10～20cm的气体池。10cm气体池是长为10cm，直径为5cm的玻璃管，管壁上连一个玻璃活塞，用于通气，它的两端磨平后黏有两块直径相同的红外透光溴化钾、氯化钾等窗片。

长光程气体池指的是红外光路在气体池中经过的路程达到米级以上的气体池，如10m,100m,200m或更长，一般用不锈钢材料制成圆柱形，红外光进入气体池后，在气体池内多次反射，达到预定光程后，从另一个窗口射出，到达检测器。

10m的气体池可以安在样品仓中，再长的则需要将光路从仪器中引出来。长光程气体池主要用于大气污染气体的测试或局部有害气体的测试。

图14-20短光程气体池示意图

6. ESP透射变温附件

变温红外光谱是研究分子间相互作用、物质相变、化学反应等物理和化学过程的得力工具。样品用热电偶加热，温度从室温到400℃。用于测试KSr压片样品，糊状或薄膜法制备的样品及液体样品。室温下以固态存在的样品，在较高的温度下可能会发生相转变，或变成液态。随着温度的升高，样品的红外谱图谱带的峰形、峰宽、峰位和峰高可能会发生变化。原有的谱带可能会消失，还可能出现新的谱带。样品熔化导致晶格破坏也会引起红外光谱的变化。因此，变温红外光谱已成为红外光谱学的一个重要组成部分，可以对物质进行以下研究：①温度变化对长链碳氢化合物光谱的影响；②温度变化对环氧树脂固化反应光谱的影响；③温度变化对晶格振动光谱的影响。ESP透射变温附件图如图14-21所示。

图14-21ESP透射变温附件示意图