Fourier spektrométer
A Fourier-spektrométer egy optikai eszköz, amelyet a gázmintában lévő anyagok mennyiségi és minőségi elemzésére használnak.
Hogyan működik
A Fourier-spektrométer fő eleme a Michelson-interferométer .
Tegyük fel, hogy van egy meghatározott hullámhosszú koherens sugárforrásunk. Ha a vevőhöz érkező két sugár útjában a különbség egyenlő (vagyis a sugarak ellenfázisban érkeztek), akkor a vevő által rögzített fényintenzitás közel nulla. A Michelson interferométer jobb oldali tükre mozgatásával megváltozik a sugarak útjában a különbség, és a vevő által rögzített fényintenzitás is megváltozik. Nyilvánvaló, hogy a fényintenzitás akkor a legnagyobb, ha a sugarak útjában a különbség a hullámhossz többszöröse .
Amikor a tükör állandó sebességgel mozog, a vevő kimenetén szinusz alakú elektromos jelet észlelünk. Ezenkívül a szinusz periódusa a forrás hullámhosszától, az amplitúdója pedig a forrás intenzitásától függ.
Most képzeljük el, hogy inkoherens forrás van a bemeneten. A fényforrás spektrumában minden hullámhossz megadja a saját szinuszát a vevő kimenetén. Így a vevő kimenetén összetett jelet kapunk. A vett jelen végrehajtott inverz Fourier-transzformáció során megkapjuk a bemenő elektromos jel spektrumát, amely egyben a forrás sugárzási spektruma (vagyis a forrássugárzás intenzitása különböző hullámhosszokon).
Alkalmazás a minta gázösszetételének elemzésére
Minden gáznak megvan a saját abszorpciós spektruma a rajta áthaladó sugárzásnak. Ezenkívül az abszorpciós érték az adott gáz koncentrációjától függ.
Általában a Fourier-spektrométer bejáratánál egy küvettát helyeznek el, amelyen keresztül az elemzett gázkeveréket szivattyúzzák. A küvetta egyik oldalán egy fényforrás, a másikon Michelson interferométer található . Így az interferométer bemeneténél lévő spektrum bizonyos hullámhosszakon "merülni fog". Az inverz Fourier-transzformáció után megkapjuk az abszorpciós spektrumot , amivel nagyon egyszerű meghatározni a vizsgált levegőben lévő gázokat és azok koncentrációját.
Alkalmazás
- Ökológia és környezetvédelem : a levegőben lévő káros anyagok koncentrációjának meghatározása
- A belső égésű motor vezérlőrendszereiben (pl. lambda szonda )
- A robbanásveszélyes és gyúlékony iparágakban az éghető gázok tartalmának meghatározása a LEL százalékában