Media-security

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ

П.Ф.Паршин

В в е д е н и е

Возможность определения спектрального состава излучения зависит от величины светового потока, действующего на приёмную поверхность приёмника - преобразователя световой энергии в электрический ток, внутренних шумов, возникающих в аппаратуре в процессе регистрации, а также внешних помех и случайных флуктуации в самой радиации.

Эти, казалось бы, очевидные истины на самом деле нашли практическое воплощение при оценке роли спектрального прибора только в последнее десятилетие, хотя и раньше многие учёные интуитивно угадывали, что качество спектральных кривых исследуемых веществ прежде всего зависит от энергии источника и более полного использования прибором этой энергии.

Систематические исследования в направлении отыскания конкретных связей между количествами, характеризующими качество спектров, и соответствующими количествами, характеризующими свойства спектральной аппаратуры и источника излучения, проводятся с 50-х годов. В результате этих исследований был найден ряд универсальных соотношений между параметрами, характеризующими качество спектров и методы регистрации.

На основе этих соотношений был сформулирован ряд критериев, характеризующих качество спектральных приборов. Первые исследования в этом направлении были выполнены Жакино и Дюфуром /1, 2/, а также затем продолжены в работах Жакино /3/, Экарта /4/, Козлова /5/, Киселева и Паршина /6/, Архипова /7/. Основываясь на таких исследованиях в настоящее время уже многие научные лаборатории мира

ориентируют свои усилия в направлении создания аппаратуры более эффективной с точки зрения разрабатываемых критериев. В частности, было найдено, что спектральная аппаратура, основанная на принципе интерференционной модуляции света, более "качественная" с точки зрения этих критериев и наиболее подходящая для исследования спектров в инфракрасной области.

Поясним вкратце, в чём состоит сущность этого принципа и чем он привлекателен для спектроскопистов.

Принцип интерференционной модуляции состоит в том, что в приборе реализуется интерференция двух когерентных волн, между которыми имеет место временное запаздывание или же эквивалентная разность хода между интерферирующими лучами. В конструкциях приборов, основанных на этом принципе, предусматривается возможность равномерно во времени изменять это запаздывание или же эквивалентную разность хода, и в результате световой поток, падающий на приёмник, оказывается промодулированным в том смысле, что каждой длине волны l в приёмно-регистрирующем тракте будет соответствовать своя радиочастота ¦ =, где v - скорость изменения разности хода между интерферирующими лучами. Задаваясь определённым v, можно закодировать весь спектр в любой диапазоне радиочастот. Применение интерферометра даёт возможность увеличить геометрический фактор (инвариант) W S, где W - телесный угол, стягивающий выходную апертуру, S - площадь зрачка. Найдено, что это произведение по крайней мере на порядок больше, чем у обычных спектрометров. Кроме этого, интерференционная модуляция даёт возможность ввести "многоканальный" режим регистрации, состоящий в том, что электрический ток от приёмника можно подать, на ряд независимых электрических каналов, настроенных на соответствующие частоты ¦ _i, (i- номер канала).

Именно эта два фактора составляют главное преимущество приборов с интерференционной модуляцией.

В настоящее время нет никакой возможности достаточно полно рассмотреть все научные и практические аспекты, связанные с

применением методов интерференционной спектроскопии. Поэтому в этой работе будут рассмотрены только те стороны метода, которые, по мнению автора, наиболее интересны и важны для его понимания и практического применения.