Фурье-спектрометр Советский патент 1976 года по МПК G01J3/26 G01B11/02 

(54) ФУРЬЕ-СПЕКТРОМЕТР

1

Изобретение относится к оптико-интерференционным спектрапьным приборам и предназначено для аначиза излучений слабых энергий в инфракрасной области С1 ектра.

Известны Фурье-спекдромбтры. у которых модуляционные частоты, содержащиеся в интерферограмме, лежат г, области звуковых частот и, могут быть ;;с1апожены в спектр с помощью электронн1 го снектрального анализатора l . Оптическая схема этих спектрометров не обеспе: Бает точной спектральной привязки одноиме;;иых отсчетов всех интерферограмм по раоиости хода, что не позволяет получать результирующую интерферограмму с повышенным отношением сигнала к шуму путем суммирования исходных интерферограмм одного и того же источника излучения.

В известном Фурье-спектрометре, содержащем интерферометр типа Майкельсона с двумя каналами (измерительным и первым контрольным) монохроматического излучения, систему сканирования подвижного зеркала интерферометра, усилительный тракт

измерительного канала, подключенный к аналого-цифровому преобразователю, усилитель-формирователь первого контрального канала и устройство управления; аналого. вкй сигнал интepфepoгpaм iы преобразуется с помо.дыс аналого-цифрового преобразователя в цифровую форму и регистрируется на магнитной ленте, а затем обрабатывается на вычислительных машинах. Измерительный комплекс этого Фурье-спектрометра не содержит средств для непосредственного суммирования интерферограмм, что затрудняет использование фазовой информации при интерпретации спектров и требует применения регистрирующих устройств большой емкости.

Цель изобретения - создание Фурьеспектрометра с повышенным отношением сигнала к шуму в результирующей интерферограмме, получаемой при сумхчировании исходных интерферограмм от одного и того же источника излучения.

Достигается это тем, что в известный Фурье-спектрометр введены вычислительное устройство и второй контрольный канал немонохроматического излучения с неподвижным зеркалом, включающий усилитель-формирователь, подключенный к устройству yi равления, выходы которого подключены к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, и вычислительного устройства, информационный вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а неподвижное зеркало второго контрольного канала установлено на общем основании в плоскости, смещенной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и первого контрольного канало

Введение вычислительного устройства и второго контрольного канала, неподвижное зеркало которого установлено на общем основании в плоскости, сме ленной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и первого контрольного каналов, позволяет осуществить привязку интерферограмм при их непосредственном суммировании в реальном масштабе времени от одного и того же источника излучения и увеличить в результирующей интерферограмме отношение сигнала к шуму.

На чертеже дана схема Фурье-спектрометра.

Оптическая часть Фурье-спектрометра 1 содержит источник исследуемого излучения

2,источник монохроматического излучения

3,источник немонохроматического излучения

4,подвижное зеркало 5 интерферометра, установленное на преобразователь перемещения 6, неподвижное зеркало 7 для интерферирующих лучей исследуемого источника 2

и источника монохроматического излучения 3 и зеркало 8 источника немонохроматического излучения 4, установленное на общем основании зеркала 7 и смещенное параллельно его плоскости. Фотоэлектрическая часть Фурье-спектрометра включает в себя усилительный тракт 9 измерительного канала, усилители-формирователи 10 первого контрольного канала и 11 второго контрольного канала, устройство управления 12, аналого-цифровой преобразователь 13, вычислительную машину 14, генератор 15 пилообразного напряжения, сумматор 16 и систему 17 контроля скорости движения.

На выходе спектрометра 1 интерферограммы исследуемого излучения 2, монохроматического излучения 3 и немонохроматического излучения 4 подвижным зеркалом 5 с помощью преобразователя перемещения 6 путем подачи на него пилообразного напряжения от генератора 15 через сумматор 16, управляемый системой контроля скорости движения 17, сканируются по линейному закону и регистрируются соответственно усилительным трактом 9 измерительно -о кана-

ла усилителем-формирователем 10 первого контрольного канала и 11 второго, канала. При сканировании разности хода за счет относительного сдвига зеркала 8 интерферограм- ма канала немонохроматического излучения 4 усилителем-формирователем 11 регистрируется с некоторым запаздыванием. Импульс, сформированный по переднему фронту главного максимума интерферограммы немоно- хроматического излучения с выхода усилителя-формирователя 11 поступает в устройство управления 12, которое с этого момента выдает импульсы дискретизации на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 13, выдающего отчеты интерферограммы исследуемого излучения в вычислительную машину 14.

Началом работы устройства служит стартовая команда, поступающая в устройство управления 12 от оператора. Это устройство запускает генератор 15, который ЧРрез сумматор 16 и преобразователь 6 ocvществляет перемещение зеркала 5. При это импульсы с выхода усилителя 10 поступаю в систему контроля скорости движения 17, используются для коррекции напряжения питания преобразователя 6. Результатом этой коррекции является строго постоянная скорость сканирования разности хода.

Число отсчетов интерферогпамм, поступающих в память машины 14 задается

про,п граммой работы и достигает значения 2 где Т1 - целое число, выбираемое обычно из условия п 10. После регистрации перво интерферограммы устройство 12 переключает генератор 15 на обратный ход и блокирует поступление импульсов на вход преобразователя 13. Если источник измеряемого излучения и другие условия остаются неизменными, то отсчеты новых интерферограмм, при поворотном ходе развертки,суммируются с одноименными отсчетами предыдущей интерферограммы, а в памяти машины 14 хранится одна результирующая интерферограмма, которая может быть суммой десятков и сотен интерферограмм.

Таким образом отнощение сигнала к шуму в результирующей интерферограмме увеличивается и оказывается пропорциональ-

Vn где tl - число интерферограмм.

ным

Формула изобретения

Фурье-спектрометр, содержащий интерферометр типа Майкельсона с двумя каналами (измерительным и первым контрольным) монохроматического излучения, систему сканирования подвижного зеркала интерферометра, усилительный тракт измерительного канала, подключенный к аналого-цифровому преобразователю, усилитель-формирователь

первого контрольного канала,устройство управления, отличающийся тем, что, с целью повышения отношения сигнала к шуму в интерферограмме путем суммирования исходных интерферограмм, в него введены вычислительное устройство и второй контрольный канал немонохроматического излучения с неподвижным зеркалом, включа ющий у сил итель-формироват ель, подключ енный к устройству управления, выходы которого подключены к управляющим входам аналого-цифрового преобразователя, и вычислительного устройства, информационный

вход которого подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, а неподвижное зеркало второго контрольного канала установлено на общем основании в плоскости, смещенной параллельно относительно плоскости неподвижного зеркала измерительного и первого контрольного канала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

-