spektroskopia036

8. SPEKTROSKOPIA FOURIEROWSKA W OBSZARZE PODCZERWIENI

Standardowe techniki spektroskopii w zakresie widzialnym i bliskiej podczerwieni wykorzystują monochromator siatkowy lub pryzmatyczny do wybierania określonych długości fali. W metodzie fourierowskiej element dyspersyjny jest zastąpiony przez interferometr Michel-sona. Umożliwia to uzyskanie transformaty Fouriera poszukiwanego widma, tzw. interferogramu. Aby z otrzymanego interferogramu uzyskać poszukiwane widmo, należy obliczyć odpowiednią transformatę odwrotną. Wymaga to stosownej procedury numerycznej i wykorzystania komputera, ale uzyskuje się znacznie lepszy stosunek sygnału do szumu, niż w metodzie tradycyjnej. Schemat takiego układu przedstawia rys. 37.

Rys. 37. Schemat interferometru Michelsona do transmisyjnej spektroskopii fourierowskiej (FITR); S — źródło światła (ciało doskonale czarne), BS — płytka światło-dzieląca. Dwie wiązki światła interferują wywołując sygnał interferencyjny I(A), gdzie A jest różnicą dróg optycznych. Widma odbiciowe są wyznaczane w układzie o nieco zmodyfikowaną geometrii Ml — zwierciadło nieruchome, M2 — zwierciadło

ruchome

Źródło promieniowania o szerokim zakresie widmowym (ciało doskonale czarne) dostarcza wiązki światła, która rozdziela się na dwie podążające do zwierciadła nieruchomego Mli ruchomego M2. Gdy zwierciadło M2 przemieszcza się, powstaje różnica dróg optycznych A, która prowadzi do interferencji intensywności wiązki trafiającej do detektora I(A). Wyraża się to zależnością

I(A)= J S(co)[J + cosM)]dcn = ^/(0)+ ] S(co)cos(coA)dco, (8.1)

— 00 ^ — 00

gdzie: 1(0) — natężenie dla początkowego położenia ruchomego zwierciadła (A = 0),

S(co) — natężenie źródła światła w funkcji częstości co. Odwrotna tranformata Fouriera, z dokładnością do czynnika stałego wyraża się przez

S(a>) =

(8.2)

f 1

lI(A)-^I(0)]cos(a)A)dA.

— 00

Jeżeli w nieruchomym ramieniu interferometru na drodze światła do detektora umieścimy próbkę, której transmisję w funkcji częstotliwości co chcemy wyznaczyć, to otrzymamy zamiast S(co) w równaniu (8.2) T(co)-S(co), gdzie T(co) jest szukaną transmisją.

Rys. 38. Przykład interferogramu otrzymanego za pomocą spektrometru fourierowskiego (FTTR) oraz zależność widmowa wyznaczona z interferogramu [20]