спектрометр интерферограмма

Левая часть этого уравнения содержит выражение для лоренцовой линии (уравнение 34), правая — зависимость, описывающую интерферограмму. Здесь V означает частоту ВЧ-генератора, Го — частоту прецессии магнитных ядер, Т2 — время спин-спиновой релаксации, t — время от момента окончания ВЧ-импульса. Фактически Фурье-преобразование сигнала ССИ производится встроенной в спектрометр мини-ЭВМ с выдачей результата на график с помощью обычного самописца. Напомним, что лоренцова линия есть выражение для сигнала поглощения, которое получается из решения уравнений Блоха. Таким образом, зарегистрировав сигнал ССИ и произведя Фурье-преобразование этой кривой, можно получить спектр поглощения ЯМР. Более подробные сведения о Фурье-спектрометрах ЯМР приведены в параграфе 2.5. [c.37]

В фурье-спектрометре используют параллельные пучки, нет необходимости в фокусировке света и не требуются щели, так как вся энергия источника проходит через прибор в результате не нужны большие коэффициенты усиления, разрешающая способность (постоянная на протяжении всего спектра) определяется длиной хода зеркала и емкостью памяти вычислительной системы. Использование ЭВМ позволяет автоматизировать многие операции, а с целью улучшения отношения сигнал шум — многократно суммировать интерферограммы и обработку получаемых результатов проводить по заданным программам. [c.764]

В третьем варианте корреляционным спектрометром является интерферометр. Спектр эталонной смеси хранится в памяти прибора в виде интерферограммы. Обработка данных легко проводится на ЭВМ, которой снабжен спектрометр. Описано применение этого метода [c.274]

В многоканальных приборах (см. табл. 11.2) спектр /(Я) можно получить фурье-преобразованием регистрируемой интерферограммы. Преимущества фурье-спектрометров перед классическими дисперсионными щелевыми заключается в большей светосиле и возможности одновременного измерения всех компонент спектра. Фурье-спектрометры наиболее эффективны для исследования протяженных спектров слабых поглощений в ИК-области, в ИК оптико-акустической спектроскопии, а также для решения задач сверхвысокого разрешения (ЯМР-спектроскопия). [c.222]

Однако в настоящее время широкому внедрению техники фурье-спектроскопии в обычные аналитические лаборатории препятствует высокая стоимость приборов и необходимость использования ЭВМ для преобразования интерферограмм в привычные спектры. С другой стороны, обязательное использование ЭВМ обеспечивает дополнительные преимущества метода — спектральные данные хранятся в цифровом виде в памяти ЭВМ. Благодаря этому может быть значительно снижен уровень шума путем повторного сканирования и усреднения сигнала, может быть проведена дополнительная обработка спектра умножение на коэффициент, вычитание из него другого спектра, например фона, приведение спектра к стандартному виду для последующего запоминания в качестве эталона или для передачи в центральный накопитель — банк спектров. Конечно, на дифракционных спектрометрах возможно выполнение тех же операций по обработке экспериментальных данных, но для этого они должны специально оснащаться ЭВМ. [c.153]

Преимущество фурье-спектрометра перед сисамом — возможность получения высокого разрешения (не ограниченного разрешающей силой решетки) и одновременная запись всего спектрального диапазона недостаток — необходимость последующей расшифровки регистрограммы (интерферограммы). [c.349]

Спектрометр ИТ-69, разработанный в ГОИ, предназначен для получения интерферограмм в виде показаний цифрового вольтметра, нанесенных на [c.219]

Электронные схемы, разработанные для регистрации интерферограммы и управления движением зеркала в фурье-спектрометрах высокого разрешения, описаны в работах [46, 47, 49, 56, 58]. [c.180]

Первые вычислители в реальном времени для фурье-спектрометров высокого разрешения были созданы Г. Мишелем в лаборатории Эме Коттон [47, 66, 67]. Это специализированные ЭВМ, осуществляющие дискретное фурье-преобразование, со сравнительно небольшой емкостью оперативной памяти, но очень быстродействующие. Быстродействие таково, что спектр вычисляется и выводится на графический дисплей одновременно с измерением интерферограммы при скорости съема данных до 5 кГц [67]. Объем оперативной памяти ограничивает просматриваемый спектральный интервал и (или) разрешение согласно соотношению (23). [c.182]

В дифракционной спектроскопии шкалу волновых чисел получают путем интерполяции между линиями, положение которых известно (стандартами). Точность калибровки зависит от точности стандартов и качества этой интерполяции (см. раздел 1.4). В фурье-спектроскопии требуется всего лишь один стандарт, чтобы установить шкалу волновых чисел по всему спектру. Это обстоятельство называют иногда выигрышем Конна. Единственный стандарт используется для калибровки разности хода по счету интерференционных полос во время регистрации интерферограммы. Точность калибровки зависит в основном от стабильности частоты опорного источника. Далее для каждого конкретного фурье-спектрометра необходимо учесть аппаратурные ошибки, как это описано, например, в [46]. [c.183]

Таким образом, шум в спектре, вычисленном из интерферограммы фурье-спектрометра, не зависит от постоянной времени ЛС-це-почки на выходе регистрирующей схемы, в то время как шум в полученном на сканирующем приборе спектре тем меньше, чем больше О- [c.186]

Прежде чем записать отношение сигнала к шуму в вычисленном спектре, сделаем следующее замечание. Выражения (30), (34) для сигнала и шума получены нами для фурье-спектрометра с простейшим интерферометром, имеющим один выход и использующим только половину падающего потока излучения (см. рис. 9). На практике чаще всего используются схемы с двумя выходами, которые позволяют удвоить сигнал (и, заметим, частично компенсировать постоянную составляющую интерферограммы (18)) [57, 43, 56]. Поскольку в этом случае используются два независимых приемника, то складываются квадраты их шумов, и шум (34) умножается на /2. Таким образом, для отношения сигнала к шуму в спектре, вычисленном из интерферограммы фурье-спектрометра с двумя выходами, справедливо выражение [c.186]

Здесь величины с индексом Ф относятся к фурье-спектрометру, с индексом скан — к сканирующему Гф — полное время регистрации интерферограммы фурье-спектрометром (в него не входит время вычисления спектра на ЭВМ). Так как время регистрации одного спектрального элемента сканирующим прибором Г а полное время записи спектра = МТ, где М — [c.187]

В этой области, как легко показать, на сканирование спектра требуется в М раз меньше времени, чем на запись интерферограммы фурье-спектрометром, при одинаковом в обоих случаях разрешении и отношении сигнала к шуму в спектре. Предполагается, конечно, что процесс перестройки лазера по частоте во всем спектральном диапазоне много быстрее, чем время записи одного элемента. [c.188]

К хроматографам не предъявляется каких-либо дополнительных требований, помимо тех, о которых шла речь во введении. Для полностью автоматического режима работы, однако, представляется целесообразным, чтобы управляющие сигналы могли сниматься непосредственно с детектора или же усилителя хроматографа и направляться для обработки в вычислительную машину спектрометра. Вообще говоря, в конструкции спектрометра должны быть предусмотрены возможности для подобной комбинации. Это касается как интерфейса, так и программного обеспечения вычислительной машины. Большинство современных коммерческих ИК-фурье-спектрометров создано именно по такому принципу, поскольку сочетание хроматографического и спектроскопического методов в существенной мере расширяет возможности этих пока еще довольно дорогих по сравнению с обычными спектрометрами приборов. Инфракрасные фурье-спектрометры, пригодные для сочетания хроматографии и спектроскопии, работают по принципу интерферометра. Их, как правило, подключают к высокопроизводительным вычислительным машинам, которые при помощи техники преобразования Фурье рассчитывают инфракрасные спектры из сложных интерферограмм. Менее чем за одну секунду может быть измерена интерферограмма для спектральной области 500—4000 см , причем достигаемое при этом разрешение 5—10 см вполне достаточно для качественной интерпретации спектра. В зависимости от техники измерения требуемое для этого количество образца составляет обычно 1— 10 мкг. Если определенная фракция будет удерживаться в газовой кювете в течение некоторого времени (метод остановленной струи), то спектры можно получить, располагая всего лишь несколькими нанограммами вещества. [c.264]

ЭВМ общего назначения делает возможной обработку информации в реальном масштабе времени. В ходе такой обработки измеренная интерферограмма запоминается и преобразовывается, а спектр представляется в цифровой форме, вследствие чего может быть легко и всесторонне обработан оператором с помощью этой же мащины. Более того, как мы увидим на примере спектрометра FTS-14, интерферометр Майкельсона, применяемый в спектральных приборах серии FTS, хорошо приспособлен для использования в режиме управления по схеме с обратной связью, замыкаемой через вычислительную машину. [c.104]

Помия о том, что данные спектра ЯМР состоят из дискретного набора чисел, представим себе, что будем выбирать по одной точке из каждого спектра, причем выбранная точка должна соответствовать максимуму сигнала хлороформа. Если предположить, что система ЯМР-стабилизации нашего спектрометра работает нормально, это всегда будет одиа и та же точка. Что же мы получим, записав эти точки как функцию 1 Просто график амплитуды сигнала, которая осциллирует с частотой V и затухает экспоненциально с постоянной времени как это изображено иа рис. 8.3. Я надеюсь, вы сразу увидите, что этот график выглядит как некий ССИ. Конечно же, так оно и есть-зп о синусоидальная осцилляция, экспоненциально затухающая, и мы оцифровали ее, выбирая значения i, с некоторым шагом. Действительно, это ССИ, но не существующий в реальном времени как сигнал, который мы регистрируем в обычном ЯМР-эксперименте. Он генерируется точка за точкой как функция переменной fj. Чтобы подчеркнуть это, мы назовем такой график интерферограммой. [c.262]

Каждый спектральный элемент вносит вклад в интенсивность каждой отдельной точки коррелированной интерферограммы. Для N элементов спектра интерферограмма записывается в N раз быстрее, чем в случае обычного спектрометра с монохроматором. Для одного и того же времени записи отношение сипмЛа к шуму улучшается в раз. Это называется выигрышем Фелжетта или преимуществом мультиплексности по сравнению с спектрофотометра- [c.175]

Для практического использования преимуществ фурье-преобразования необходимы очень прецизионные механизмы передвижения, точный позиционер движущегося зеркала на основе He-Ne-лaзepa (в нанометровом диапазоне, почему ) и быстродействующая система обработки цифровых данных. Улучшения отношения сигнал /шум можно также достичь, объединяя несколько тысяч интерферограмм перед проведением фурье-преобразования. Современные ИК-спектрометры с фурье-преобразованием (ИКФП-спектрометры), оборудованные КРТ-детекторами (детекторами на основе теллуридов кадмия-ртути) для среднего ИК-диапазона могут обработать до 80 интерферограмм в секунду, провести фурье-преобразование для 4000 точек данных менее чем за секунду и представить обычный ИК-спектр с обычным разрешением до 1см . Однако при больших временах измерения можно получить гораздо лучшее разрешение. [c.176]

Одним из недостатков фурье-спектрометрии является потребность в очень точных, а поэтому дорогостоящих деталях интерферометров например, наклон подвижного зеркала в процессе сканирования не должен изменяться больще чем на половину длины волны [34]. Для преобразования интерферограммы необходима также ЭВМ, и трудности с обслуживанием в случае неисправности могут создавать препятствия в работе для спектроскопистов, привыкших к диспергирующим спектрофотометрам. Спектральный интервал, хотя и достаточный, ограничен обычной областью (400 — 3800 см ), и из-за понижения эффективности светоделителя работа прибора ухудшается (т. е. увеличиваются щумы) вблизи пределов этого интервала. Различные спектральные области требуют различных светоделителей. Интерференционный спектрофотометр всегда сканирует полный спектр, и на каждую длину волны затрачивается одинаковое время в дифракционном спектрофотометре использование замедлителя скорости позволяет сканировать быстрее или пропускать те области спектра, которые не представляют интереса или где поглощение отсутствует. Ложный электрический сигнал или пропущенная точка может оказать заметное влияние на спектр, что проявляется в виде искажения контуров полос или потери разрешения. Если отсутствует необходимая оптическая или электрическая фильтрация [46], то при интегральном преобразовании (свертке) может возникнуть ложное спектральное поглощение (в английской терминологии aliasing или folding ). В монографии Гриффитса [36] имеется хорошее обсуждение ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье (см. также [I, 10, И, 14, 75]). [c.44]

Метод голограммной спектроскопии имеет много общего с фотографическим методом фурье-спектроскопии. В обоих методах на первом этапе производится фотографирование модулированного в пространстве исследуемого излучения, а на втором — преобразование Фурье полученной интерферограммы. В фотографическом методе фурье-спектроскопии преобразование Фурье производит вычислительная машина. В методе голограммной спектроскопии эту работу выполняет спектрограф, в котором диспергирующий элемент заменен исследуемой голограммой, а на входную щель направлено монохроматическое изДучение большой яркости. Возможность использования спектрографа (или спектрометра) для осуществления преобразования Фурье является следствием того, что аппаратная функция диспергирующего элемента представляет собою фурье-преобразование пространственного распределения амплитуд монохроматических световых колебаний в плоскости входного зрачка прибора, совпадающей с плоскостью установки диспергирующего элемента. [c.359]

Спектрометр Ni olet МХ-1 [61] — это автоматизированный фурье-спектрометр, в который входит интерферометр Май-кельсона с быстрой разверткой спектра [6, 7]. Микропроцессорная система прибора кроме проведения фурье-преобразова-ннй интерферограмм позволяет запоминать и вести поиск спектров образцов эталонов и носителя, вычитать спектр растворителя или эталонные спектры из измеренных с целью разделения сигналов и воспроизводить спектры в различных форматах без повторных измерений. [c.116]

Рис. 8.13, Фурье-спектрометр FS-720 фирмы Be kman (о) и образец спектра поглощения паров воды в области 35—65 сл1- , полученные ва этом приборе (б). Время записи интерферограммы 168 мин.

Все существующие фурье-спектрометры можно подразделить на две группы — быстро и медленно сканирующие. Быстро сканирующие системы не требуют специального модулятора. Сигнал регистрируется на частотах фурье. Приборы, работающие на этом принципе, были предложены Л. Мерцем. Лишь немногие фурье-спектрометры высокого разрешения используют быстрое сканирование. В таких приборах интерферограмма снимается многократно, полученные спектры усредняются. [c.179]

В Корнельском университете разработан интерфейс и матобеспечение (хардвер) для лабораторной спектрометрической системы, состоящей из фурье-спектрометра Айдиалаб IL-3, находящегося в удалении от мини-ЭВМ PDP-11/34. Контроллер вблизи эксперимента поддерживает автоматически параметры интерферометра. На нем имеются индикаторы состояния управляемых элементов и графический терминал, позволяющие оператору следить за ходом эксперимента. Он связан с мини-ЭВМ посредством скоростных линий связи протяженностью до 600 м. Для интерферограмм, регистрируемых в экспериментах с высоким разрешением, которые должны быть записаны на магнитных дисках, в матобеспечении предусмотрено автоматическое дублирование данных при регистрации. Система сбора данных допускает возможность подключения нескольких приборов и работу нескольких операторов. Эта система имеет универсальную структуру, она в равной мере пригодна как для интерферометров с шаговым сканированием, так и для интерферометров с быстрым непрерывным сканированием. [c.183]

Рис. 13-11. Спектр с ЯМР метплиодида СНз1 а —полученный на сканирующем спектрометре с многоканальным анализатором б — спектр СИС (интерферограмма) в — фурье-преобразование интерферограммы.

Для простого спектра молекулярные постоянные очень легко получить из интерферограммы, тогда как для сложного спектра, например чисто вращательного или вращательно-колебательного спектров молекул типа асимметричного волчка, особенно в случае вырожденных полос, для вычислений необходимо использовать методы фурье-анализа. Рёселер [109] провел аналитическое исследование интерферометра Фабри — Перо, когда он используется как фурье-спектрометр, и пришел к выводу, что отношение амплитуд фурье-компонент, полученных при помощи двухлучевого интерферометра (интерферометра Майкельсона) и интерферометра Фабри — Перо, составляет 1 [2ТЩ / —Я )], где Т и к — пропускание и отражательная способность зеркал интерферометра Фабри — Перо соответственно, к — порядковое число данной фурье-компоненты. Таким образом, интерферометр Фабри — Перо имеет меньшую светосилу по сравнению со светосилой двухлучевого интерферометра и его единственное преимущество состоит в более простой конструкции. [c.219]

Регистрируемая интерферограмма представляет зависимость сигнала от разности хода пучков и является функцией энергии источника, видоизмененной поглощением образца. Фурье-преобразование полученной интерферограммы, проводимое по заданной программе мини-ЭВМ, входящей в комплект современных фурье-спектрометров, дает результирующий спектр поглощения исследуемого образца. Спектральный интервал, который доступен для изучения, определяется используемым светоделителем. Чтобы охватить всю ИК область, необходимо несколько сменных светоделителей, которые бывают в виде металлических сеток, пленок и диэлектрических покрытий на твердых подложках. Для длинновол-новсй ИК области светоделителем может служить, например, пленка из лавсана (полиэтилентерефталата), в области средних частот в качестве подложек для нанесения светоделительных покрытий из материалов с высоким показателем преломления (например, германия) используются пластинки из кристаллов sl и КВг, а в [c.269]

Несколько спектрометров такого типа было описано в литературе [7, 46, 48, 52, 72]. Как правило, в этих приборах фотометр с оптическим нулем не использовался, поскольку он исключил бы кристаллический селективный модулятор. В настоящее время разработан и есть в продаже прибор, использующий интерференционный принцип [18]. Интерферометр выдает интерферо-грамму в виде цифр, пробиваемых на перфоленте. После фурье-преобразования интерферограммы, выполняемого электронной счетной мащиной, получают спектр пропускания образца. [c.63]

Здесь мы изложим в кратких чертах содержание последней работы Танемура и Като [130], посвящ енной определению абсолютных значений амплитуд Fдля Si. Для юстировки кристаллического клина при получении снимков обоих названных типов был изготовлен специальный двухкристальный спектрометр, в котором клин устанавливался в положение В в схеме (гг, — п) на рис. 66. Оба кристалла в спектрометре могли перемещ аться. Интерферометр был определенным образом связан с кристаллом Л. Весь эксперимент проводился следуюш им образом. Сначала кристаллический клин устанавливался в отражаюш ее положение по отношению к падающему пучку. Использовались симметричные отражения AgKa излучения. В этом положении клина производилась съемка секционной рентгенограммы с гиперболами. Затем 1<лин поворачивался на угол О и смещался параллельно входной грани на небольшую величину, составляющую половину ширины соответствующего пучка в интерферометре. Затем интерферометр ставился в такое положение, чтобы клин попадал точно на пути одного из пучков, падающего нормально к входной грани. В этой установке клина получался снимок интерферограммы (рис. 77). Наконец, клин убирался и получался снимок картины муара, свойственной интерферометру и обязанной наличию нарушений структуры в отдельных частях этого прибора (см. 10.3). [c.263]

Для получения спектра ИК-поглощения из интерферограммы используется математическая операция, называемая преобразованием Фурье. Получаемая хроматограмма состоит из ИК-частот, которые были зафиксированы при хроматографировании. Такую хроматограмму называют хроматограммой общего отклика. Ее можно сравнить с хроматограммой общего ионного тока в хромато-масс-спектрометрии. Методика, используемм для преобразования интерферограмм в хроматограммы общего отклика. [c.188]

Спектрометр ИТ-69, разработанный в ГОИ, предназначен для получения интер-ферограмм в виде показаний цифрового вольтметра, нанесенных на перфоленту. Ее можно вводить в вычислительную машину Урал-2 . Последняя выдает готовый спектр за время, сравнимое с временем получения интерферограммы. Полное время регистрации и получения спектра занимает около 30 мин. Основная часть оптической схемы ИТ-69 показана на рис. 8.12, а. После прохождения диафрагмы 1 и отражения от плоского зеркала 2 исследуемое излучение коллимируется параболическим зеркалом 3 Р = 277 мм, О =70 мм) и падает на светоделительную 4 и компенсационную 5 пластинки интерферометра Майкельсона. После отражения от подвижного 6 и неподвижного 7 зеркал пучок фокусируется параболическим 8 и плоским 9 зеркалами на выходную диафрагму 10. За ней расположен приемник 11. Контроль перемещения зеркала 6 осуществляется непрерывной записью интерферограммы зеленой ртутной линии от вспомогательного источника. [c.216]

Однако существует и другой метод выделения спектральных составляющих, который основан на применении двухлучевого интерферометра. Для измерения ИК-спектров наиболее приспособлен интерферометр Майкельсона. Используя это устройство, Май-кельсон [1, 2] в конце прошлого века показал, что информация о тонкой структуре отдельной линии в видимом спектре ртутной дуги может быть получена, в то время как с помощью призменных спектрометров разрешить такую структуру невозможно. Однако до появления цифровой вычислительной техники нельзя было получить правильные спектры широкополосных источников из ин-терференцированной картины (интерферограммы), поскольку последняя связана со спектром комплексным соотношением, известным как преобразование Фурье. [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология