ИК-спектрометр с Фурье-преобразованием

В обычных ИК-спектрометрах (с волновой дисперсией) спектр регистрируется последовательно. Спектрометры же с Фурье-преобразованием позволяют сразу получить всю информацию о спектре в форме интерферограммы.

Рассмотрим сначала монохроматический световой поток с длиной волны. Луч света попадает на полупроницаемое зеркало, которое часть света отражает, а другую часть пропускает и, таким образом, делит световой поток на два когерентных равной амплитуды. Эти потоки отражаются о зеркал и вновь попадают на полупроницаемое зеркало, где сливаются в один и интерферируют. При помощи системы линз результирующий поток фокусируют на детекторе. Если оптические пути обоих потоков одинаковы или различаются на целое число длин волн, результатом интерференции будет взаимное усиление световых потоков – наблюдается интерференционный максимум. Одно из зеркал является подвижным. Легко видеть, что если его сместить на равное расстояние, то разность оптических путей составит полуцелое число длин волн, и будет наблюдаться взаимное погашение световых потоков (интерференционный минимум). Если перемещать подвижное зеркало со скоростью, то вследствие непрерывного изменения во времени разности путей будет регистрироваться синусоидальный сигнал с частотой.

При использовании полихроматического светового потока при разности оптических путей, равной нулю, будет по-прежнему наблюдаться интерференционный максимум. Однако теперь зависимость результирующей интенсивности света от времени будет более сложной, поскольку для отдельных длин волн условия полного усиления или ослабления потоков отвечают различным положениям зеркал. Как правило, в этом случае интенсивность отдельных максимумов закономерно уменьшается с увеличением разности оптических путей.

Путем специального преобразования, называемого преобразованием Фурье, из интерферограммы можно получить спектр источника излучения [12].

Рис.2 Принципиальная схема интерферометра Майкельсона.

Фурье-спектрометр представляет собой интерферометр Майкельсона, в котором одно из зеркал выполнено подвижным, что позволяет варьировать разницу хода лучей. Смещение зеркала производится механическим приводом, управляемым ЭВМ.

1 — Источник белого света или исследуемый источник;

2 — Линза коллиматора;

3 — Кювета с исследуемым веществом;

4 — Опорный (эталонный) лазер;

5 — Вспомогательные зеркала опорного пучка от лазера;

6 — Фотоприёмник опорного пучка;

7 — Неподвижное зеркало;

8 — Подвижное зеркало;

9 — Механический привод подвижного зеркала;

10 — Объектив фотоприёмника;

11 — Фотоприёмник;

12 — Управляющий и обрабатывающий интерферограмму компьютер;

13 — Светоделительная пластина.