Фурье-анализ

В. Е. Филимонов  
А. В. Мороз 

 
 
 
 

ИК ФУРЬЕ-АНАЛИЗ 

 

Учебное пособие  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

 
 
 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2020 
 

УДК 535.2:517.443(075.8) 
ББК 22.344я73 

Ф 53 
 
 
 

Рецензенты: 

начальник технологического сектора НПК-20 АО «Марийский машиностроительный завод» Е. Ю. Гавриченко; 
 
профессор кафедры «Проектирование и производство электронно-вычислительных средств» ПГТУ, канд. техн. наук Ю. В. Захаров 
 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 

Филимонов, В. Е. 

ИК Фурье-анализ: учебное пособие / В. Е. Филимонов, А. В. Мороз. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2020. – 78 с. 
ISBN 978-5-8158-2155-2 

 

Изложены теоретические сведения, касающиеся основ инфракрасного 

Фурье-анализа. Систематизирована информация о прикладных исследованиях в области ИК Фурье-анализа органических соединений. Отражены 
особенности работы ИК Фурье-спектрометра ALPHA. Даны рекомендации по исследованию молекулярного состава органических соединений 
методом ИК Фурье-анализа. 

Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 11.03.04 

«Электроника и наноэлектроника». Может быть полезно также студентам 
других направлений подготовки, связанных с использованием ИК Фурьеспектроскопии. 

 

УДК 535.2:517.443(075.8) 

ББК 22.344я73 

 
ISBN 978-5-8158-2155-2 
 
 
 Филимонов В. Е., Мороз А. В., 2020 
 Поволжский государственный 
технологический университет, 2020 

Ф 53

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................... 4 
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ  .................................................................... 7 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 8 

 

ЧАСТЬ 1 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИК ФУРЬЕ-АНАЛИЗА 

1.1. Основные понятия в ИК-спектроскопии ........................................... 13 
1.2. Поглощение ИК-излучения веществом ............................................. 14 
1.3. Колебательные спектры сложных соединений  ................................ 20 
1.4. Способы изображения ИК-спектров .................................................. 25 
1.5. Качественный и количественный анализ по ИК-спектрам .............. 26 
1.6. Приготовление образцов ..................................................................... 27 
1.7. Принципы устройства и действия ИК-спектрометров ..................... 29 

 

ЧАСТЬ 2 

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ  

МОЛЕКУЛЯРНОГО СОСТАВА ОРГАНИЧЕСКИХ  

СОЕДИНЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ИК ФУРЬЕ-АНАЛИЗА 

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ  
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ .................................. 43 
2.1. Устройство и принцип работы ИК Фурье-спектрометра 
ALPHA компании «Bruker Optik GmbH» .................................................. 49 
2.2. Процедура анализа образца в ИК Фурье-спектроскопии  ................ 53 
2.3. Идентификация фрагментов органических соединений 
с помощью ИК-спектроскопии .................................................................. 55 
2.4. Порядок выполнения лабораторных исследований .......................... 59 
2.5. Содержание и оформление отчета ...................................................... 66 

 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 72 

 
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .................................................................... 73 

 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................................ 76 

 
Приложение  ................................................................................................ 77 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Настоящее учебное пособие предназначено для подготовки ба
калавров, обучающихся по направлению 11.03.04 «Электроника и 
наноэлектроника». Это издание может быть полезно и для студентов старших курсов, обучающихся по направлениям подготовки: 
11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств»; 
12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»; 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»; 20.03.01 «Техносферная безопасность» очной и заочной форм обучения. 

Важнейшей составляющей подготовки бакалавров по техниче
ским направлениям является практическая и научно-исследовательская работа.  

В настоящее время приоритетная задача подготовки студентов 

заключается в значительном повышении качества этой работы, в 
приобретении обучающимися практических навыков, повышающих их компетенции. Поскольку сегодня бакалавр технического 
направления подготовки – это специалист, не только владеющий 
современными технологиями, но и способный творчески применять их на практике, то актуальной задачей становится интегрирование этих технологий (и прежде всего микро- и нанотехнологий) 
в учебные курсы программы подготовки бакалавров.  

Данное издание продолжает серию учебных пособий по анали
тическим методам исследований, изданных авторами ранее. 

Настоящее учебное пособие охватывает вопросы ИК Фурье
анализа органических соединений, представляющего важную 
часть технологических процессов микро- и наноэлектроники. Без 
качественного усваивания изложенного здесь материала невозможно дальнейшее продвижение в практическом освоении данных 
технологических процессов. 

Отличительной особенностью настоящего учебного пособия 

является то, что в нем представлена подробная методика оформления содержания отчета по лабораторным исследованиям молекулярного состава органических соединений, применяемых в производстве изделий микро- и наноэлектроники. Это, с одной стороны, 
помогает полнее представить общую картину и конечный результат исследований, а с другой – экономит время на оформление отчета и позволяет практически изучать теоретический материал, 
даже если студент не успел по каким-то причинам выполнить необходимые исследования на аудиторных лабораторных занятиях. 

Учебное пособие состоит из двух частей, последовательно 

освещающих теоретические аспекты и практические исследования 
с помощью ИК Фурье-анализа органических соединений.  

В I (теоретической) части представлены основные понятия в 

ИК-спектроскопии, поглощение ИК-излучения веществом, колебательные спектры сложных соединений, способы изображения 
ИК-спектров, качественный и количественный анализ по ИКспектрам, приготовление образцов, принципы устройства и действия ИК-спектрометров. 

Во II (практической) части пособия рассмотрены устройство и 

принцип работы ИК Фурье-спектрометра ALPHA компании 
«Bruker Optik GmbH», процедура анализа образца в ИК Фурьеспектроскопии, идентификация фрагментов органических соединений с помощью ИК-спектроскопии, порядок выполнения лабораторных исследований, содержание и оформление отчета. 

Довольно обширный список контрольных вопросов приведен 

в конце книги, что позволяет систематизировать полученную информацию, повторять изученный материал в целом, без дробления его на мелкие части. Это очень важно в подготовке студентов, так как создает возможность целостного восприятия изучаемого материала, помогает удерживать в памяти и оперировать 

большим объемом информации, проявлять компетенции по тематике учебного пособия. 

Изучение рекомендуемой литературы, приведенной в библио
графическом списке к данному изданию, позволит студентам углубить и расширить свои знания в области ИК Фурье-спектроскопического анализа, применяемого в микро- и нанотехнологии. 

Перед тем как приступить к практическому выполнению лабо
раторных исследований по ИК Фурье-анализу органических соединений, следует обязательно изучить и затем непременно соблюдать правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ, что позволит избежать несчастных случаев и сэкономит время. 
 

Основные сокращения 

 
ИК – инфракрасный 
КР – комбинационное рассеяние 
ЯМР – ядерный магнитный резонанс 
УФ – ультрафиолетовый 
НПВО – нарушенное полное внутреннее отражение 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 
Среди многообразных физических методов, которые применя
ются при исследовании химических соединений, количественного 
и качественного анализа в области нанотехнологии, большой интерес представляет взаимодействие вещества с электромагнитным 
излучением. Электромагнитное излучение при взаимодействии с 
веществом может вызывать в нём процессы разнообразной физической природы. Общий характер этих процессов зависит от энергии фотонов. Весь диапазон энергий электромагнитного излучения можно разделить на области, соответствующие тому или 
иному физическому процессу. 

В таблице 1 указаны основные области электромагнитного из
лучения, используемые в химическом анализе, диапазоны величин, характеризующих энергию фотонов, характер соответствующих физических процессов и объектов анализа. 

Таблица 1 

Области энергий электромагнитного излучения 

и соответствующие им методы анализа 

Область,

метод

Характеристика энергии

Процесс
Объект
, м
Другие величины

Радиочастотная (ЯМР)

101 –
10–1
: 10 МГц – 1 ГГц
изменение спинов 
ядер и электронов молекула

Микроволновая

10–1 –
10–3

1/: 0,1 – 10 см–1

: 3 ГГц – 300 ГГц

изменение вращательных состояний

молекула

Оптическая 
инфракрасная (ИК, КР)

10–3 –
10–6

1/: 10 – 13000 см–1

: 150 ГГц – 400 ТГц

изменение колебательных состояний

молекула

Оптическая, 
видимая, УФ

10–6 –
10–8

Видимая:
: 750 – 400 нм;
: 400 – 800 ТГц
УФ:
: 400 – 200 нм;
: 800 ТГц – 100 ПГц

изменение состояний валентных 
электронов

молекула, 
атом