Fourier-spektrometri
Fourier-spektrometri on optinen laite, jota käytetään kaasunäytteen ainepitoisuuden kvantitatiiviseen ja kvalitatiiviseen analysointiin.
Kuinka se toimii
Fourier-spektrometrin pääelementti on Michelsonin interferometri .
Oletetaan, että meillä on koherentti säteilylähde, jolla on tietty aallonpituus. Kun vastaanottimeen saapuneiden kahden säteen välinen ero on yhtä suuri (eli säteet tulivat vastavaiheessa), vastaanottimen tallentama valon intensiteetti on lähellä nollaa. Kun Michelson-interferometrin oikeaa peiliä liikutetaan , säteiden kulkureitti muuttuu ja myös vastaanottimen tallentama valon intensiteetti muuttuu. Ilmeisesti valon intensiteetti on suurin, kun säteiden reitin ero on aallonpituuden kerrannainen .
Kun peili liikkuu vakionopeudella, vastaanottimen lähdössä havaitaan sinimuotoinen sähköinen signaali. Lisäksi siniaallon jakso riippuu lähteen aallonpituudesta ja amplitudi lähteen intensiteetistä.
Kuvittele nyt, että syötteessä on epäkoherentti lähde. Jokainen valonlähteen spektrin aallonpituus antaa oman siniaaltonsa vastaanottimen lähdössä. Siten vastaanottimen lähdössä saamme monimutkaisen signaalin. Suorittaessaan käänteistä Fourier-muunnosta vastaanotetulle signaalille saadaan sähköisen sisääntulosignaalin spektri, joka on myös lähteen säteilyspektri (eli lähteen säteilyn intensiteetti eri aallonpituuksilla).
Hakemus näytteen kaasukoostumuksen analysointiin
Jokaisella kaasulla on oma sen läpi kulkevan säteilyn absorptiospektri. Lisäksi absorptioarvo riippuu tietyn kaasun pitoisuudesta.
Yleensä Fourier-spektrometrin sisääntuloon asennetaan kyvetti, jonka läpi analysoitu kaasuseos pumpataan. Kyvetin toisella puolella on valonlähde, toisella Michelson-interferometri . Siten spektrissä interferometrin sisääntulossa on "kuopat" tietyillä aallonpituuksilla. Käänteisen Fourier-muunnoksen jälkeen saadaan absorptiospektri , jonka avulla on melko yksinkertaista määrittää analysoitavassa ilmassa olevat kaasut ja niiden pitoisuus.
Sovellus
- Ekologia ja ympäristönsuojelu : haitallisten aineiden pitoisuuden määrittäminen ilmassa
- Polttomoottorin ohjausjärjestelmissä (esim. lambda-anturi )
- Räjähdysalttiilla ja syttyvillä teollisuudenaloilla määritetään palavien kaasujen pitoisuus prosentteina LEL :stä