红外显微镜按其光路系统的差异，一般分为非同轴光路红外显微镜和同轴光路红外显微镜两大类。非同轴光路红外显微镜是较早推出使用的一类红外显微镜，具有透射式和反射式两种操作功能。同轴光路红外显微镜是另一类红外显微镜，也具有透射式和反射式两种操作模式。也可以采用衰减全反射模式，它采用的是硅晶体。
根据红外显微镜所测样品的形态、性质和测试要求，可以选择透射、反射、衰减全反射三种测试模式。透射模式是测定样品的主要方法，可提供Z好的信噪比，适应于测试透光性较好的样品，如厚度小于20μm的薄膜、固体切片；反射模式是效率较高的一种测试方法，适应于测定背景比较光亮、光反射较强的样品，如微小颗粒样片；衰减全反射模式，在某些情况下是必不可少的一种测量方法，适应于测定需进行表面成分或表面污染物分析的样品。
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