Преимущества интерферометрии

Фурье-спектроскопия имеет ряд больших достоинств. Два главных преимущества интерферометров перед обычными спектрометрами заключаются в следующем. Во-первых, это выигрыш в энергии за счет того, что при сканировании в каждый момент времени на приемник попадает излучение всего исследуемого спектрального диапазона длин волн, а не узкий его участок, определяемый в монохроматоре обычного прибора диспергирующей системой и щелями. Иными словами, в интерферометре в течение всего времени сканирования получается информация одновременно обо всем исследуемом спектральном диапазоне, а в обычном спектрометре в разные моменты времени получается информация только об узких спектральных полосах исследуемого диапазона. Данное преимущество интерферометров особенно важно в длинноволновой области, где интенсивность излучения источника мала и отношение сигнала к шуму является лимитирующим фактором. [c.270]

Одновременно в области экспериментальной техники наряду с исследованиями по повышению чувствительности детекторов, улучшению фильтров и т. д., успешно разрабатывается принципиально иная методика — интерферометрия. Сам метод был предложен много лет назад Майкельсоном (1927), однако лишь в последние годы он получил практическое применение. В принципе инфракрасное излучение разлагается на два луча, которые интерферируют и затем проходят через образец. Разность хода между лучами варьируется с помощью зеркала результирующий сигнал, таким образом, будет функцией энергии источника, видоизмененной поглощением образца. На выходе получают интерферограмму, Фурье-преобразование которой дает спектр поглощения. Эта операция выполняется с помощью портативного компьютера. Большое энергетическое преимущество интерферометров по сравнению с обычными монохроматорами заключается в том, что в данном случае на детектор одновременно попадает весь исследуемый интервал частот, а не отдельный монохроматический участок. Раньше основным недостатком метода была большая затрата времени на преобразование интерферограммы однако появление сравнительно небольших и недорогих компьютеров, сконструированных специально в виде приставок к интерферометрам, позволило устранить это серьезное затруднение. В настоящее время интерферометрический метод получает все более широкое распространение он подробно обсуждается в гл. 2. [c.11]

Когда модулированное ИК-излучение достигает образца, он поглощает знергию и нагревается, в результате чего возникают тепловые колебания с частотой модуляции излучения. Амплитуда тепловых колебаний зависит от количества поглощенной знергии. Если частота модуляции находится в акустическом диапазоне, мы можем слышать, как образец поглош ет свет. Используя интерферометр Майкельсона, можно получить звуковую волну в диапазоне акустических частот (фотоакустический сигнал), модулированный поглощением ИК-излучения образцом. Спектры регистрируются при помощи микрофона, помещенного в ячейку с инертным газом. Преимуществом данного подхода является полное отсутствие необходимости пробоподготовки. Метод является полностью неразрушающим. Это значит, что не происходит потерь информации при взаимодействии образца с растворителем или в процессе пробоподготовки (например, шлифовке). [c.184]

Спектрометр на основе интерферометра имеет ряд важных преимуществ перед диспергирующими спектрометрами. Некоторые из них внутренне присущи самой конструкции, а другие обусловлены тем, что данные помещаются в цифровом виде в Память ЭВМ. Принцип конструкции довольно прост (рис. 2.13). Интерферометр состоит из фиксированного и подвижного зеркал и светоделителя. Источник ИК-излучения и приемник вместе с соответствующей оптикой образуют спектрометр. [c.37]

Способ удобен для контроля изделий с большой кривизной поверхностей. Имеется возможность повышения амплитуды и сужения спектра импульсов волн Лэмба расщеплением возбуждающего ОК лазерного луча на несколько параллельных линий, разделенных промежутками, выбираемыми с учетом длины возбуждаемой волны (см. разд. 1.2.4). Диапазон применяемых частот ограничен сверху только параметрами ОК. Преимущество описанного способа приема УЗ-импульсов перед традиционными интерферометрами - исключение влияния условий отражения и рассеяния лазерного излучения поверхностью ОК. [c.497]

Созданы и все более широко применяются ИК-спектрометры на основе интерферометров (фурье-спектрометры), имеющие ряд важных преимуществ перед диспергирующими спектрометрами. Принципам их работы, а также вопросам их конструирования и применения посвящено много работ, например [3, 4]. Фурье-спектрометрия значительно превосходит дисперсионную спектроскопию при регистрации очень слабых спектров, при выполнении работ, требующих приборов высокого разрешения в широком интервале частот, а также при необходимости быстрого сканирования. Последнее обстоятельство часто является очень важным при анализе объектов окружающей среды, например, при анализе газов и жидкостей в потоке. [c.153]

Ориентировочные значения критерия сравнения для спектральных приборов различных типов (табл. 7.1) иллюстрируют преимущества дифракционных спектрометров перед призменными и интерферометра Фабри—Перо — перед ними обоими. Значения критерия для сферического эталона Фабри—Перо, сисама и фурье-спектрометра на несколько порядков выше критериев сравнения для классических спектрометров с одной выходной щелью. Однако это не следует понимать в том смысле, что один из приборов нового типа может заменить сотни и тысячи приборов классического типа при любых измерениях. Данные таблицы характеризуют лишь предельные возможности каждого прибора, которые могут быть полностью реализованы только при особых условиях проведения измерений в этом заключается условность приводимых значений критерия сравнения. Необходимо обратить внимание на большое различие значений критерия для приборов с разными приемниками, полученные для сисама и фурье-спектрометра. Оно является следствием принципиально неизбежной засветки приемников этих приборов посторонним излучением, которое снижает отношение сигнала к шуму только в приемниках, у которых шум зависит от сигнала. [c.50]

Большое количество интерферометров, применяемых в измерительной технике, основано на принципиальной схеме, предложенной Майкельсоном. Благодаря разнообразию возможных применений, интерферометр Майкельсона является наиболее распространенным по сравнению с другими интерферометрами. Преимуществами схемы Майкельсона являются сравнительная простота, возможность расположения обоих интерферирующих пучков на расстоянии друг от друга, что очень удобно при оформлении конструкции интерферометра возможность применения широких пучков света, что позволяет применять светосильные оптические приборы и малоинтенсивные источники. При использовании широких пучков интерференционная картина не осложняется диффракционными явлениями, неизбежно возникающими на краях диафрагм в виде узких щелей или отверстий. [c.183]

Кроме рассмотренных схем следует обсудить методы фурье-спектроскопии, основанные на применении интерферометров Майкельсона или Фабри — Перо. В настоящее время очевидны преимущества этих методов в ИК-спектроскопии, но до сих пор не делались попытки применить интерферометр Майкельсона [c.216]

Поскольку релаксация энергии происходит в бинарных столкновениях, изменение давления вдвое (а следовательно, и скорости газокинетических столкновений) эквивалентно удвоению частоты согласно уравнениям (4.1) и (4.4) поэтому в уравнении (4.4) величина //р может быть использована в качестве переменной вместо Ббльшая часть имеющихся экспериментальных данных по временам релаксации получена методом акустического интерферометра более детально метод рассмотрен в работе [12]. 3 настоящее время это наиболее точная из имеющихся методик преимущество ее в том, что она требует только малых количеств газа, чистота которого может легко контролироваться (исключительная важность этого обстоятельства показана ниже). К недостаткам методики следует отнести трудность работы при темпера-тура х выше 500° С, так как кварц теряет свои пьезоэлектрические свойства при более высоких температурах. [c.219]

В спектроскопии высокого разрешения измерение длин волн линий молекулярных лазеров дает ряд несомненных преимуществ. Вследствие сравнительно высокой интенсивности большинства лазерных линий было получено хорошее отношение сигнал/шум, что позволило точно определить длину волны в таких спектральных диапазонах, где чувствительность детекторов низка. Сам лазерный резонатор может работать как интерферометр Фабри —Перо с большой базой. Высокая интенсивность создает и дополнительные преимущества, поскольку для измерения абсолютного значения частоты излучения лазера можно использовать метод смещения частот. Выходной сигнал лазера с частотой Уь смешивается с калиброванной лазерной линией Ус в нелинейном кристалле илн на точечном контактном диоде-смесителе. Калиброванную лазерную линию [c.305]

Очевидно, что в области ниже 20 см" целесообразно применять интерферометры с ламеллярными решетками. В более высокочастотных областях спектра, несмотря на то что и здесь ламеллярная решетка обладает определенными преимуществами, как правило, используется интерферометр Майкельсона, главным образом в связи с относительной простотой изготовления этого прибора. [c.53]

Конструктивно почти все интерферометры состоят из блоков, что существенно облегчает смену отдельных частей и создает большие преимущества при исследовании образцов в различных условиях, например в низкотемпературных кюветах или в газовых кюветах большой длины. Все серийные приборы, которые за исключением LR-100, представляют собой интерферометры типа Майкельсона, снабжены наборами разделительных пластин различной толщины, имеющими максимальную эффективность в различных участках длинноволновой инфракрасной области. [c.59]

Точность измерений показателей преломления нам удалось сильно повысить, заменив рефрактометр интерферометром. Не представляя больших преимуществ по сравнению с рефрактометром [c.145]

Суммируя, можно сказать, что если интерференционный спектрофотометр настроен на максимальное пропускание для регистрагши спектров с низким разрешением и сокращения времени сканирования, то усиление должно быть меньше, чем в аналогичном случае для дифракционного спектрометра, в 4 раза (другими словами, преимущество интерферометра перед дифракционным спектрометром меньше при низком разрешении). В то же время если для повышения разрешения интерференционного спектрофотометра нужно понизить геометрический фактор, то порядок подбора условий точно такой же, как и для дифракционного спектрофотометра. [c.57]

Следует отметить, что современные дуговые и импульсные источники сплошного спектра, высокочувствительные фотоматериалы и светосильные спектрографы позволяют получать интерферограммы с очень короткими выдержками (до долей микросекунд). Поэтому многие из преимуществ интерферометра Рождественского, относящиеся, главным образом, к стабильности интерференционной картины, в настоящее время не столь существенны. При решении некоторых задач целесообразно использовать более простые интерферометры Жамена и Рэлея или двухпроходпый и потому более чувствительный интерферометр Майкельсона. [c.366]

Выигрыш Фелжета. Это фундаментальное преимущество интерферометра над монохроматором заключается в одновременной регистрации информации от всех частот спектра, в результате чего данная интерферограмма может быть получена за период,, [c.102]

В чем заключаются преимущества мультиплексности и геометрического фактора ИК-спектрометров на основе интерферометра Майкельсона [c.199]

Благодаря тому, что интерференционные спектрометры имеют преимущества перед остальными в условиях ограниченной энергии излучения, они дают лучшие результаты, особенно когда размеры образца малы. В одном из исследований было показано, что всего 10 нг изобутилметакрилата, проанализированные в потоке, после усреднения 16 сканирований и сглаживания дают вполне интерпретируемьй спектр с разрешением 8 см" (рис. 4.15). Интерферометр был снабжен охлаждаемым детектором на основе теллурида ртути и кадмия. [c.114]

Тепловые изображения могут быть эффективно сопоставлены с оптическими, радиографическими, ультразвуковыми и др. Можно предположить, что весьма эффективным будет сопоставление тепловых и интерферометрических изображений, полученных в единой процедуре контроля (теплоголография . В частности, такая процедура может быть применена к изделиям авиакосмической техники, причем нагружение объекта можно осуществлять с помощью оптического нагревателя, а результаты измерения температуры и механических смещений получать по двум каналам тепловизионному и интерферо-метрическому. Преимущество слияния соответствующих изображений состоит в том, что ТК весьма чувствителен к приповерхностным дефектам, а интерферометрия во многих случаях лучше выявляет заглубленные дефекты. [c.168]

Одним из важных неспектроскопических применений дифракционных решеток является измерение линейных перемещений по интерференционным муаровым полосам, возникающим при прохождении света через две определенным образом подобранные и установленные решетки. Для этой цели необходимы специальные решетки, называемые измерительными. До недавнего времени в муаровых интерферометрах использовались только прозрачные решетки [50, 51]. Однако оказалось, что интерферометр из прозрачной и отражательной решеток [52] имеет существенные технические преимущества, которые будут отмечены ниже. Свойства его и применяемых в нем решеток проанализированы в [53] и кратко описаны в настоящем разделе. [c.59]

И. имеет перед рефрактометрией преимущество увеличенной на несколько порядков чувствительности, что позволяет анализировать газовые смеси и сильно разб. р-ры. По разным практич. соображениям обычно ограничивают длины кювет 8 см для жидкостей в 100 см для газов. Т. к. можно измерять смещения до i/so полосы, то с такими кюветами mohiho найти разность Дге до 10 единиц для жидкостей и 10 8 единиц для газов. Это отвечает, напр., изменению концентрации водных р-ров солеи на 10 % исодержания в воздухе влаги на 0,03% или СО на 0,008%. Лучшие рефрактометры имеют предел чувствительности единиц для Ап, но их относительная точность несколько выше, чем у интерферометров. При анализе смесей нескольких компонентов нужно измерять Дп до и после извлечения отдельных составных частей или комбинировать И. с другими физич. измерениями (плотности, вязкости и др.). Для смеси из к компонентов нужно, очевидно, к — 1 независимых измерений. [c.141]

Наилучшими из этих приборов являются оптикаторы. Их преимущество перед интерферометрами — открытая шкала. Однако все перечисленные приборы (как зарубежные так, и отечественные) имеют меньший масштаб увеличения и требуют применения большего измерительного усилия, нежели контактные интерферометры. Большим преимуществом последних является легкопроизводимое изме- [c.184]

Перечень экспериментальных методов для исследования трения эластомеров очевидно слишком большой. В данной главе была предпринята лишь попытка выделить наиболее общепринятые из них. Наиболее простым и экономичным является устройство с вращающимся диском, в частности, потому, что скорость скольжения может изменяться путем регулировки радиуса от центра вращения до точки контакта. Прибор для изучения трения на внутренней поверхности барабана дает более точные результаты за счет применения специально приготовленных наборов выступов и обеспечения равномерности Т0Л1ЦИНЫ пленки. Наиболее точные данные получаются с помощью оптических интерферометров, хотя они имеют ограничения лишь малые скорости и гладкие поверхности. Упрощенная машина для изучения износа обеспечивает возможность широкого варьирования переменных, что является особым преимуществом. Износ часто измеряется радиоактивными методами. Наконец, применение упрощенных моделей для воспроизведения сложных динамических явлений дает информацию, которая не может быть получена другими методами. [c.253]

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]

Одно из преимуществ узкополосного перестраиваемого лазера заключается в возможности сканирования по линии, что позволяет непос1)едственно наблюдать весь контур коэффициента поглощения. Преимущества наблюдения всего контура при измерениях в химическом анализе, включающие разрешение перекрывающихся линий поглощения, будут обсуждены ниже. Немного контуров поглощения было непосредственно измерено с помощью техники сканирования спектра с использованием эффекта Зеемана [21] или с помощью непрерывного источника при сканировании монохроматором, синхронизованным с интерферометром [30]. Недостатком обоих этих методов являются экспериментальные сложности и ограниченное разрешение по длине волны, что делает необходимым для получения истинного контура поглощения устранение искажения экспериментальных результатов, вносимых аппаратной функцией. Эти методы не применялись в повседневной работе для аналитических измерений. Когда это возможно, легче наблюдать контур испускания в отсутствие самопоглощения и использовать этот контур как контур коэффициента поглощения [28]. Такой метод также включает процедуру восстановления истинных контуров по экспериментально наблюдаемым результатам. [c.149]

По сравнению с дифракционными монохроматорами интерферометры обладают рядом преимуществ. Во-первых, в интерферометрическом приборе в данный момент времени на детектор одновременно попадает весь исследуемый участок спектра, а не узкий интервал частот, определяющийся в монохроматоре его разрешающей способностью поэтому в интерференционных приборах увеличивается отношение сигнала к шуму. Это качество, отмеченное впервые Фелжетом (1958) и известное как преимущество Фелжета, особенно важно при исследовании низких частот, когда отношение сигнала к шуму является лимитирующим фактором. Большие потоки энергии облегчают также работу с малыми образцами, которые могут быть, например, в случае необходимости помещены в камеру высоких давлений с алмазными окнами. Во-вторых, поскольку разрешающая способность интерферометра пропорциональна максимальной разности хода (равной удвоенному перемещению подвижного зеркала), для того чтобы вдвое повысить разрешение данного спектра, нужно всего лишь удвоить величину перемещения зеркала, а следовательно, и время измерений. При использовании дифракционного спектрометра в аналогичной ситуации пришлось бы вдвое уменьшить ширину входной и выходной щелей, что привело бы к четырехкратному уменьшению сигнала. Для получения спектра с удвоенным разрешением и тем же отношением сигнала к шу- [c.50]

В зависимости от способа изменения разности хода интерферометр может быть использован либо в апериодическом, либо в периодическом режиме. В первом случае разность хода линейно изменяется со временем в одном направлении. При периодическом режиме изменение разности хода может быть представлено пилообразной кривой с периодом 27"о, который обычно имеет величину порядка 10 с (рис. 2.2). В результате каждый интервал спектрального разрешения будет проявляться в виде звуковой гармоники с частотой ко=ИТо- Сигнал с фазочувствительного приемника поступает на усилитель с шириной полосы меньше ко, который поочередно настраивается на каждую гармонику. Поскольку в этом случае в данный момент времени регистрируется только одна частота, такой метод не использует преимущество Фелжетта. Этот недостаток, однако, может быть устранен, если применить многоканальный анализатор — серию усилителей, каждый из которых настроен на определенную гармонику. В настоящее время разрешающая способность и рабо- Ри . 2.2. Периодическое изменение раз-чий интервал периодических ности хода в интерферометре. [c.51]

Величина /// у используемых в настоящее время дифракционных приборов имеет порядок VgQ. Таким образом, величины световых потоков в интерферометрах на два порядка превосходят величины световых потоков в дифракционных спектрометрах. При эквивалентных геометрических параметрах и при заданном разрешении интерферометры имеют в отношении светосилы огромное преимущество перед спектрометрами с решеткой, которые в свою очередь более предпочтительны, чем призменные приборы. Подробному обсуждению сравнительных достоинств интерферометрии и дифракционной спектроскопии посвящено несколько работ в одном из номеров журнала Applied Opti s I8, 497—705 (1969)]. [c.54]

Оптические волокна со световедущей жилой из стекла, активированного неодимом, используются для создания оптических квантовых генераторов или усилителей светаСтекло жилы служит активной средой, в которой создается инверсное состояние населенностей энергетических уровней, а геометрия оптического волокна и соотношение показателей преломления жилы и оболочки обеспечивают условия распространения определенных типов волн. При этом оптическое волокно является лучшим резонатором, чем резонаторы типа интерферометра Фабри-Перо. Преимущества волоконного лазера наталкиваются на трудности введения энергии накачки в цилиндр малого сечения. Однако уже намечаются пути разрешения этой проблемы [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология