Akademik

ФУРЬЕ СПЕКТРОСКОПИЯ

       

Фурье спектрометрия, метод оптической спектроскопии, в к-ром получение спектров происходит в два приёма: сначала регистрируется т. н. интерферограмма исследуемого излучения, а затем путём её фурье-преобразования вычисляется спектр. В Ф. с. интерферограммы получают с помощью интерферометра Майкельсона, к-рый настраивается на получение в плоскости выходной диафрагмы интерференционных колец равного наклона (см. ПОЛОСЫ РАВНОГО НАКЛОНА). При поступат. перемещении одного из зеркал интерферометра изменяется разность хода А лучей в плечах интерферометра. В процессе изменения А исследуемое излучение модулируется, причём частота модуляции f зависит от скорости v изменения D и длины волны излучения ? (волн. числа n=1/?). При D=k? (k=0, 1, 2, . . .) имеют место максимумы интенсивности излучения, при D=k?/2 — её минимумы. Если v=const, то f=v/?=vn, т. е. каждая длина волны исследуемого излучения кодируется определ. частотой f.

Сигнал на приёмнике представляет собой совокупность синусоидальных цугов (рис.). Каждому спектру соответствует интерферограмма определ. вида. В нек-рых случаях спектр может быть определён по ней непосредственно, однако в большинстве случаев для преобразования интерферограммы в спектр необходимо произвести её гармонич. анализ. Для этого она записывается в виде ряда (массива) цифр, соответствующих дискр. значениям интенсивности излучения при изменении разности хода от 0 до Dмакс (или от - Dмакс до +Dмакс) с заданным шагом.

ЭВМ, к-рая с помощью фурье-преобразования вычисляет спектр в течение времени от неск. с до неск. ч в зависимости от сложности спектра и числа значений в массиве.

Комплекс аппаратуры, выполняющий эти операции, наз. фурье-спектрометром (ФС); в него, как правило, кроме двухлучевого интерферометра входят осветитель, приёмник излучения, система отсчёта А, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и ЭВМ (встроенная в прибор или установленная в вычислит. центре). Сложность получения спектров на ФС перекрывается его преимуществами над др. спектральными приборами. Так, с помощью ФС можно регистрировать одновременно весь спектр. Благодаря тому, что в интерферометре допустимо входное отверстие больших размеров, чем щель спектр. приборов с диспергирующим элементом такого же разрешения, ФС по сравнению с ними имеют выигрыш в светосиле. Это позволяет уменьшить время регистрации спектров и отношение сигнал — шум, повысить разрешение и уменьшить габариты прибора. Наличие ЭВМ в приборе позволяет кроме вычисления спектра производить др. операции по обработке полученного эксперим. материала, осуществлять управление и контроль за работой самого прибора.

Наибольшее применение ФС нашли в тех исследованиях, где др. методы малоэффективны или вовсе неприменимы. Напр., спектры в ближней ИК области нек-рых планет были зарегистрированы в течение неск. ч, а для регистрации их спектр. прибором с диспергирующим элементом потребовалось бы неск. месяцев. Малогабаритные ФС были использованы при исследовании из космоса околоземного пр-ва и земной поверхности в средней ИК области. Лабораторные ФС для дальней ИК области нашли применение в химии. Построены также фурье-спектрофотометры (см. СПЕКТРОФОТОМЕТР) для всего ИК, а также субмиллиметрового диапазонов длин волн.