Fourier spektrometer
Fourier-spektrometer er en optisk enhed, der bruges til kvantitativ og kvalitativ analyse af indholdet af stoffer i en gasprøve.
Sådan virker det
Hovedelementet i Fourier-spektrometeret er Michelson-interferometeret .
Antag, at vi har en sammenhængende strålingskilde med en bestemt bølgelængde. Når forskellen i banen for de to stråler, der kom til modtageren, er ens (det vil sige, at strålerne kom i modfase), er lysintensiteten registreret af modtageren tæt på nul. Når det højre spejl på Michelson-interferometeret flyttes , ændres forskellen i strålernes vej, og lysintensiteten registreret af modtageren ændres også. Det er klart, at lysintensiteten er maksimal, når forskellen i strålernes vej er et multiplum af bølgelængden .
Når spejlet bevæger sig med en konstant hastighed, vil et elektrisk signal med en sinusformet form blive observeret ved udgangen af modtageren. Desuden afhænger sinusoidens periode af kildens bølgelængde og amplituden af kildens intensitet.
Forestil dig nu, at der er en usammenhængende kilde ved inputtet. Hver bølgelængde i lyskildens spektrum vil give sin egen sinus ved udgangen af modtageren. Ved udgangen af modtageren får vi således et komplekst signal. Når vi udfører den inverse Fourier-transformation på det modtagne signal, opnår vi spektret af det elektriske inputsignal, som også er kildens strålingsspektrum (det vil sige intensiteten af kildestrålingen ved forskellige bølgelængder).
Ansøgning om analyse af prøvens gassammensætning
Hver gas har sit eget absorptionsspektrum af stråling, der passerer gennem den. Desuden afhænger absorptionsværdien af koncentrationen af en given gas.
Normalt installeres en kuvette ved indgangen til Fourier-spektrometeret, hvorigennem den analyserede gasblanding pumpes. På den ene side af kuvetten er der en lyskilde, på den anden side er der et Michelson-interferometer . Således vil spektret ved interferometerets input have "dip" ved bestemte bølgelængder. Efter den inverse Fourier-transformation får vi absorptionsspektret , hvorved det er ganske enkelt at bestemme de gasser, der er til stede i den analyserede luft og deres koncentration.
Ansøgning
- Økologi og miljøbeskyttelse : bestemmelse af koncentrationen af skadelige stoffer i luften
- I forbrændingsmotorstyringssystemer (f.eks. lambdasonde )
- I eksplosive og brandfarlige industrier for at bestemme indholdet af brændbare gasser som en procentdel af LEL