Изучение
Принципы построения
Оптическая схема
Измерение цвета
Разрешающая способность
Влияние шага по ИГ
Связь вида СГ и ИГ
Моделирование
Cкачать
DOS эмулятор
Фурье-спектрометр для DOS
Главная
| |
Фурье-спектроскопия
Фурье-спектроскопия является одним из методов оптической спектроскопии и отчается от классического метода
отсутствием диспергирующего элемента.
Получение спектра происходит в два этапа: сначала, регистрируется
интерферограмма исследуемого излучения, затем путем ее Фурье, преобразования вычисляется спектр. Началом
Фурье-спектроскопии считается 1880 г., когда Майкельсон изобрел свой интерферометр. Однако отсутствие ЭВМ и
электронных приемников излучения не позволило Майкельсону сколько-нибудь значительно развить Фурье-спектроскопию
в то время. Майкельсон пытался исследовать спектральный состав, но он измерял интенсивность визуально и поэтому
мог сделать только грубые оценки. Таким образом, из-за отсутствия экспериментальной техники развитие Фурье-спектроскопии
задержалось до 1950-х годов.
В настоящее время благодаря значительным преимуществам Фурье-спектроскопия является
наиболее широко применяемым методом в спектроскопии.
Фурье-спектрометр отличается от других спектрометров возможностью одновременной регистрации всего исследуемого спектра.
В ФС изменение разности хода интерферирующих пучков приводит к модуляции интенсивности монохроматических составляющих
излучения, причем частота модуляции однозначно определяется длиной волны. Возникающий при этом на приемнике сигнал
представляет собой Фурье-преобразование от функции распределения энергии по частотам, т.е. от спектра исследуемого
излучения. Для получения обычного спектра необходимо произвести обратное Фурье-преобразование, которое выполняется
на ЭВМ. В ФС как правило входят: двухлучевой интерферометр, осветитель, приемник излучения, система отсчета разности
хода, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и ЭВМ.
Преимущества
Сложность получения спектров на ФС перекрывается его преимуществами над другими спектральными приборами:
1. Выигрыш Фелжета (мультиплекс фактор).
В ФС за каждый определенный момент времени получается информация сразу обо всем спектральном интервале, поэтому ФС имеет величину отношения сигнал/шум более высокую, чем дифракционные или призменные приборы.
2. Выигрыш Жакино (геометрический фактор).
В ФС можно использовать большие телесные углы у источника и у приемника, тем самым пропускать большое количество энергии при высоком разрешении.
3. Высокая точность определения волновых чисел в спектре.
4. Постоянное во всем исследуемом спектральном диапазоне разрешение.
5. Широкий диапазон исследуемого спектра.
Возможность изучения пространственно-неоднородных объектов обеспечивается применением интерферометра в качестве диспергирующего элемента и фотоприемной матрицы на выходе прибора.
Регистрация
Для регистрации интенсивности интерференционной картины сигнал направляется на фотоприемник,
связанный через усилитель с аналогово-цифровым преобразователем. АЦП преобразует электрический сигнал в цифровой код.
Полученный таким образом массив является интерферограммой источника. Он вводится в память ЭВМ, которая с помощью
Фурье-преобразования вычисляет спектр. Наличие ЭВМ в эксперименте позволяет кроме вычисления спектра производить
другие операции по обработке полученного экспериментального материала, а также осуществлять управление и контроль за
работой ФС.
Сканирование
Сканирование осуществляется путем изменения показателя преломления среды, через которую проходит луч. Для этого на пути
луча помещается стеклянная кювета, соединенная с насосом. Т.к. показатель преломления воздух зависит от давления, то при
откачке изменяется разность хода между интерферирующими лучами. Дополнительные окна кюветы устанавливаются в
другом плече интерферометра для компенсации добавочного изменения разности хода, появляющегося при прохождении луча
через окна кюветы.
Сканирование для видимого диапазона можно осуществить несколькими способами, один из наиболее простых - сканирование
давлением. Для этого используется кювета, в которую непрерывно напускается воздух через капилляр. Для того, чтобы связать
зарегистрированный отсчет с определенной величиной разности хода в интерферограмме одновременно снимается излучение
He-Ne лазера опорная интерферограмма.
Интерференционная картина
Два луча, отразившись от зеркал, накладываются после светоделителя и при определенной разности хода между ними
интерферируют. Результат интерференции (кольца равного наклона), а также положение плоскости локализации
интерференционной картины будут зависеть от условий освещения светоделителя, взаимного расположения зеркал, наличия
рисующей оптики и других факторов.
Спектр
Спектр - зависимость интенсивности монохроматических составляющих излучения от длины волны.
Интерферограмма
Интерферограмма - регистрируемый фотоприемником сигнал в зависимости от разности хода.
|