Фурье-спектроскопия

        фурье-спектрометрия, метод спектроскопии (См. Спектроскопия) оптической, в котором получение спектров происходит в 2 приёма: сначала регистрируется т. н. интерферограмма исследуемого излучения, а затем путём её Фурье преобразования (См. Фурье преобразование) вычисляется спектр.

         В Ф.-с. интерферограммы получают с помощью Интерферометра Майкельсона, который настраивается на получение в плоскости выходной диафрагмы (см. рис. 1 в ст. Интерферометр) интерференционных колец равного наклона (см. Полосы равного наклона). При поступательном перемещении одного из зеркал интерферометра изменяется разность хода Δ лучей в плечах интерферометра. В процессе изменения Δ исследуемое излучение модулируется, причём частота модуляции f зависит от скорости v изменения Δ и длины волны излучения λ (волнового числа ν = 1/λ). При Δ = kλ(k = 0, 1, 2,...) имеют место максимумы интенсивности излучения, при Δ = kλ/2 — её минимумы. Если v = const, то f = v/λ = vν, т. е. каждая длина волны исследуемого излучения кодируется определённой f.

         Сигнал на приёмнике (интерферограмма) представляет собой совокупность синусоидальных цугов (см. рис.). Каждому спектру соответствует своя интерферограмма. В некоторых случаях спектр может быть определён по ней непосредственно, однако в большинстве случаев для преобразования интерферограммы в спектр необходимо произвести её Гармонический анализ. Для этого она записывается в виде ряда (массива) цифр, соответствующих дискретным значениям интенсивности излучения при изменении разности хода от 0 до Δ_макс (или от —Δ_макс до +Δ_макс) через равные интервалы. Такой массив, имеющий в разных приборах от 10² до 10⁶ значений, вводится в память ЭВМ, которая путём преобразования Фурье вычисляет спектр в течение времени от нескольких сек до нескольких ч в зависимости от сложности спектра и числа значений в массиве.

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

         Наибольшее применение Ф.-с. нашла в тех исследованиях, где др. методы малоэффективны или вовсе неприменимы (в основном, в ИК-области спектра). Например, спектры в ближней ИК-области некоторых планет были зарегистрированы в течение нескольких ч, а для регистрации их спектральным прибором с диспергирующим элементом потребовалось бы несколько месяцев. Малогабаритные ФС были использованы при исследовании из космоса околоземного пространства и земной поверхности в средней ИК-области. Лабораторные ФС для дальней ИК-области нашли применение в химии. Построены также фурье-спектрофотометры (см. Спектрофотометр) для всей ИК-области спектра.

         Лит.: Белл Р. Дж., Введение в фурье-спектроскопию, пер. с англ., М., 1975; Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения. Сб., пер. с франц. и англ., М., 1972; Мерц Л., Интегральные преобразования в оптике, пер. с англ., М., 1969.

         Б. А. Киселев.

        

        Интерферограммы, соответствующие: a — спектральной линии, б — спектральному дублету, в — спектральной полосе.