фурье-спектрометрия, метод спектроскопии (См.
Спектроскопия) оптической, в котором получение спектров происходит в 2 приёма: сначала регистрируется т. н. интерферограмма исследуемого излучения, а затем путём её
Фурье преобразования (См.
Фурье преобразование) вычисляется спектр.
В Ф.-с. интерферограммы получают с помощью
Интерферометра Майкельсона, который настраивается на получение в плоскости выходной диафрагмы (см. рис. 1 в ст.
Интерферометр) интерференционных колец равного наклона (см.
Полосы равного наклона). При поступательном перемещении одного из зеркал интерферометра изменяется разность хода Δ лучей в плечах интерферометра. В процессе изменения Δ исследуемое излучение модулируется, причём частота модуляции
f зависит от скорости
v изменения Δ и длины волны излучения λ (волнового числа ν = 1/λ). При Δ =
kλ(
k = 0, 1, 2,...) имеют место максимумы интенсивности излучения, при Δ =
kλ/2 - её минимумы. Если
v = const, то
f =
v/λ =
vν, т. е. каждая длина волны исследуемого излучения кодируется определённой
f.
Сигнал на приёмнике (интерферограмма) представляет собой совокупность синусоидальных цугов (см.
рис.). Каждому спектру соответствует своя интерферограмма. В некоторых случаях спектр может быть определён по ней непосредственно, однако в большинстве случаев для преобразования интерферограммы в спектр необходимо произвести её
Гармонический анализ. Для этого она записывается в виде ряда (массива) цифр, соответствующих дискретным значениям интенсивности излучения при изменении разности хода от 0 до Δ
макс (или от -Δ
макс до +Δ
макс) через равные интервалы. Такой массив, имеющий в разных приборах от 10
2 до 10
6 значений, вводится в память ЭВМ, которая путём преобразования
Фурье вычисляет спектр в течение времени от нескольких
сек до нескольких
ч в зависимости от сложности спектра и числа значений в массиве.
Комплекс аппаратуры, выполняющий эти операции, называется
фурье-спектрометром (ФС); в него, как правило, кроме двухлучевого интерферометра, входят осветитель, приёмник излучения, система отсчёта Δ, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и ЭВМ (встроенная в прибор или установленная в вычислительном центре). Сложность получения спектров на ФС перекрывается его преимуществами над др. спектральными приборами (См.
Спектральные приборы). Так, с помощью ФС можно регистрировать одновременно весь спектр. Благодаря тому, что в интерферометре допустимо входное отверстие больших размеров, чем щель спектральных приборов с диспергирующим элементом такого же разрешения, ФС по сравнению с ними имеют выигрыш в светосиле. Это позволяет уменьшить время регистрации спектров, уменьшить отношение сигнал - шум и повысить разрешение, уменьшить габариты прибора. Наличие ЭВМ в приборе позволяет, кроме вычисления спектра, производить др. операции по обработке полученного экспериментального материала, осуществлять управление и контроль за работой самого прибора.
Наибольшее применение Ф.-с. нашла в тех исследованиях, где др. методы малоэффективны или вовсе неприменимы (в основном, в ИК-области спектра). Например, спектры в ближней ИК-области некоторых планет были зарегистрированы в течение нескольких
ч, а для регистрации их спектральным прибором с диспергирующим элементом потребовалось бы несколько месяцев. Малогабаритные ФС были использованы при исследовании из космоса околоземного пространства и земной поверхности в средней ИК-области. Лабораторные ФС для дальней ИК-области нашли применение в химии. Построены также
фурье-спектрофотометры (см.
Спектрофотометр) для всей ИК-области спектра.
Лит.: Белл Р. Дж., Введение в фурье-спектроскопию, пер. с англ., М., 1975; Инфракрасная спектроскопия высокого разрешения. Сб., пер. с франц. и англ., М., 1972; Мерц Л., Интегральные преобразования в оптике, пер. с англ., М., 1969.
Б. А. Киселев.
Интерферограммы, соответствующие: a - спектральной линии, б - спектральному дублету, в - спектральной полосе.
![Схема оптического Фурье-спектрометра.<br />
Фурье-спектрометр представляет собой [[интерферометр Майкельсона]], в котором одно из зеркал выполнено подвижным, что позволяет варьировать разницу хода лучей. Смещение зеркала производится механическим приводом, управляемым ЭВМ.<br />
1 — Источник белого света или исследуемый источник;<br />
2 — Линза коллиматора;<br />
3 — Кювета с исследуемым веществом;<br />
4 — Опорный (эталонный) лазер;<br />
5 — Вспомогательные зеркала опорного пучка от лазера;<br />
6 — Фотоприёмник опорного пучка;<br />
7 — Неподвижное зеркало;<br />
8 — Подвижное зеркало;<br />
9 — Механический привод подвижного зеркала;<br />
10 — Объектив фотоприёмника;<br />
11 — Фотоприёмник;<br />
12 — Управляющий и обрабатывающий интерферограмму компьютер;<br />
13 — Светоделительная пластина.](https://commons.wikimedia.org/wiki/Special:FilePath/Fourier spectrometr-int.svg?width=200 "Схема оптического Фурье-спектрометра.<br />
Фурье-спектрометр представляет собой [[интерферометр Майкельсона]], в котором одно из зеркал выполнено подвижным, что позволяет варьировать разницу хода лучей. Смещение зеркала производится механическим приводом, управляемым ЭВМ.<br />
1 — Источник белого света или исследуемый источник;<br />
2 — Линза коллиматора;<br />
3 — Кювета с исследуемым веществом;<br />
4 — Опорный (эталонный) лазер;<br />
5 — Вспомогательные зеркала опорного пучка от лазера;<br />
6 — Фотоприёмник опорного пучка;<br />
7 — Неподвижное зеркало;<br />
8 — Подвижное зеркало;<br />
9 — Механический привод подвижного зеркала;<br />
10 — Объектив фотоприёмника;<br />
11 — Фотоприёмник;<br />
12 — Управляющий и обрабатывающий интерферограмму компьютер;<br />
13 — Светоделительная пластина.")
