Fourier Transform Infrared · 4000–400 cm⁻¹
FTIR 光谱仪虚拟仿真 · 从干涉图到官能团指纹
复刻 Michelson 干涉仪的动镜扫描、光程差（OPD）调制、Cooley–Tukey FFT 与 ATR 倏逝波采样全过程。内置 16 种化合物、132 条特征吸收带，支持基线扣除、峰位识别、信噪比评估与 ASTM E1421 聚苯乙烯校验。
▣ Instrument Specification
SourceEver-Glo SiC
SplitterKBr / Ge
DetectorDTGS
LaserHeNe 632.8 nm
Spectral range4000–400
Max resolution0.5 cm⁻¹
Wavenumber acc.±1 cm⁻¹
SNR (4 cm⁻¹)≥ 40 000
⌨ Quick Start
1Initialization
2Background Scan
3Interferogram
4Fourier Transform
5Spectrum & Peaks
System State● IDLE
StageINTERFEROGRAM
OPD δ0.000 cm
Wavenumber ν̃4000 cm⁻¹
Transmittance100.0 %
SNR—
Stage 1 · Michelson Interferogram I(δ)
FFT 0 %
Optics Guidance
点击左侧 Record Background (I₀) 采集背景单光束参考谱，作为后续样品谱的比值基准。
Peaks Assigned—SNR ≥ 3 criterion
Strongest Band—cm⁻¹—
SNR (rms)——
Wavenumber Acc.±0.0cm⁻¹ASTM E1421 tol ±1.0
Match Score—%library correlation
Transmittance Spectrum %T(ν̃)
Assigned Functional-Group Peak Table
| ν̃ / cm⁻¹ | Vibrational Mode | Region | %T | Rel.Int |
|---|---|---|---|---|
| 请先完成一次样品扫描 | ||||
Absorbance A(ν̃) & Band Integral
Spectral Quality Diagnostics
Interpretation
完成扫描后，系统会自动按 Hooke 定律与官能团位移规律给出归属结论。
Evanescent-Wave Penetration Depth d_p(ν̃)
Diamond n₁=2.40
ATR Corrected vs Raw Spectrum
ATR Optical Bench Schematic
Penetration Calculator
Wavenumber1000 cm⁻¹
Sample n₂1.50
d_p2.01µm
vs 4000 cm⁻¹4.0×
Key Physics
d_p = 1 / (2π ν̃ n₁ √(sin²θ − (n₂/n₁)²)) —— 穿透深度与波数成反比，因此 ATR 谱中高波数的 O–H 峰明显弱于 1000 cm⁻¹ 以下的指纹区；这正是"ATR 校正"必须逐点乘以 ν̃ 的原因。
Diagnostic IR Frequency Map · The "Carbonyl Ladder"
click a zone
Zone I · X–H Single-Bond Stretching
4000 – 2500 cm⁻¹
Library Compounds in This Zone
| Compound | Band | Assignment |
|---|
ASTM E1421 · Polystyrene 38 µm Validation
Wavenumber Error vs Tolerance
Certified Band Positions (ASTM E1421 / ISO 10553)
| ν̃ cert / cm⁻¹ | Assignment | ν̃ obs | Δν̃ | Status |
|---|
Artifact Troubleshooting Guide
1五分钟上手
- 左侧 Sample & Analyte 选择样品（默认 Ethanol）；Sampling Accessory 选择 ATR 或 KBr 压片。
- 点 Record Background (I₀) —— 动镜扫描一个行程，记录无样品时的单光束参考谱。
- 点 Acquire FTIR Spectrum —— 依次经历干涉图 → FFT → 透过率谱三个阶段。
- 切到 Result 查看峰表、吸光度谱与质量诊断；PNG / CSV 可导出。
- 右上角 明暗场 开关切换配色；拖动参数区右边界可调整栏宽。
2信号链与核心公式
Michelson 干涉仪把宽谱红外光调制成随光程差 δ 变化的干涉图 I(δ)，再经傅里叶变换还原为光谱：
I(δ) = ½ I(ν̃) [1 + cos(2π ν̃ δ)] // 单色分量
T(ν̃) = ∫ I(δ)·A(δ)·e^(−i2πν̃δ) dδ // A(δ)=apodization
%T = (I_sample / I_background) × 100 A = −log₁₀(T)
d_p = 1 / (2π ν̃ n₁ √(sin²θ − (n₂/n₁)²))
吸收带建模为高斯型：A(ν̃) = Σ εᵢ·exp(−(ν̃−ν̃ᵢ)²/2σᵢ²)，σ = FWHM / 2.355。
3结果图怎么读
① 图上有什么。横轴为波数 ν̃（cm⁻¹，从左到右递减，这是红外光谱的国际惯例）；纵轴为透过率 %T（向下凹陷即吸收）或吸光度 A（向上凸起即吸收）。红色实线为样品谱，蓝色虚线为背景 I₀。
② 版本改了什么。峰位标记统一贴在 45° 斜引线上并避让相邻标注，指纹区密集峰自动隔位显示；区域底色按官能团区分（紫 X–H / 洋红羰基 / 琥珀指纹区），不压曲线。
③ 典型现象怎么解释。基线整体抬升但峰深不变 → 背景未新鲜；2349 cm⁻¹ 出现倒峰 → CO₂ 扣除不干净；3600–3800 出现成片毛刺 → 水汽未吹扫。三者都可在左侧 Environment 滑杆中复现与消除。
4快捷键
| Alt+B | 采集背景 |
| Alt+S | 采集样品谱 |
| Alt+L | 折叠 / 展开参数区 |
| Alt+D | 明暗场切换 |
| 1…7 | 切换 7 个页面 |
| Esc | 停止扫描 / 关闭提示 |
5故障排查（按成本从低到高）
| 现象 | 原因 | 解法 |
|---|---|---|
| 页面无样式 | CSS 在 80 行附近断裂 | 本文件已内置花括号配平门禁 |
| 按钮无响应 | 浏览器缩放异常 / 脚本未执行 | Ctrl+F5 强刷，确认 100% 缩放 |
| Acquire 灰化 | 未完成背景扫描 | 先点 Record Background |
| 谱图一片平直 | 样品未选 / 噪声过低 | 检查 Sample 下拉框 |
| 图表空白 | 切换页面时容器尺寸为 0 | 已做"立即+rAF+80 ms"三重补绘 |
| 中文乱码 | 系统缺 CJK 字体 | 安装 Noto Sans CJK 或换用 Chrome |
6版本与数据来源
- 软件版本：v1.0.0（单文件离线版）
- 数据规模：16 种化合物 / 132 条吸收带 / 4 个诊断频区
- 参考标准：ASTM E1421、ISO 10553、IUPAC 红外谱图频率表
- 外部依赖：无 —— 0 个外部请求、0 个 CDN、0 字体外链
- 原版对照：himshim.github.io/virtual-analytical-lab 的 FTIR Spectrometer 模块