Fourierův spektrometr
Fourierův spektrometr je optické zařízení používané pro kvantitativní a kvalitativní analýzu obsahu látek ve vzorku plynu.
Jak to funguje
Hlavním prvkem Fourierova spektrometru je Michelsonův interferometr .
Předpokládejme, že máme koherentní zdroj záření s určitou vlnovou délkou. Když je rozdíl v dráze dvou paprsků, které přišly do přijímače, stejný (to znamená, že paprsky přišly v protifázi), intenzita světla zaznamenaná přijímačem je blízká nule. Při pohybu pravého zrcátka Michelsonova interferometru se mění rozdíl v dráze paprsků a mění se také intenzita světla zaznamenaná přijímačem. Je zřejmé, že intenzita světla je maximální, když je rozdíl v dráze paprsků násobkem vlnové délky .
Když se zrcadlo pohybuje konstantní rychlostí, bude na výstupu přijímače pozorován elektrický signál sinusového tvaru. Navíc perioda sinusoidy závisí na vlnové délce zdroje a amplituda na intenzitě zdroje.
Nyní si představte, že na vstupu je nekoherentní zdroj. Každá vlnová délka ve spektru světelného zdroje poskytne na výstupu přijímače svou vlastní sinusoidu. Na výstupu přijímače tedy dostáváme komplexní signál. Při provádění inverzní Fourierovy transformace na přijatém signálu získáme spektrum vstupního elektrického signálu, které je zároveň spektrem záření zdroje (tedy intenzitou záření zdroje na různých vlnových délkách).
Aplikace pro analýzu složení plynu vzorku
Každý plyn má své vlastní absorpční spektrum záření, které jím prochází. Navíc hodnota absorpce závisí na koncentraci daného plynu.
Obvykle je na vstupu do Fourierova spektrometru instalována kyveta, kterou se čerpá analyzovaná směs plynů. Na jedné straně kyvety je zdroj světla, na druhé Michelsonův interferometr . Spektrum na vstupu interferometru tedy bude mít „propady“ na určitých vlnových délkách. Po inverzní Fourierově transformaci získáme absorpční spektrum , pomocí kterého lze celkem jednoduše určit plyny přítomné v analyzovaném vzduchu a jejich koncentraci
Aplikace
- Ekologie a ochrana životního prostředí : stanovení koncentrace škodlivých látek v ovzduší
- V řídicích systémech spalovacích motorů (např. lambda sonda )
- Ve výbušném a hořlavém průmyslu ke stanovení obsahu hořlavých plynů v procentech LEL