Инфракрасный Фурье-спектрометр высокого разрешения IFS 125 HR
Инфракрасный фурье-спектрометр высокого разрешения IFS 125 HR
Фурье-спектрометр высокого разрешения IFS 125 HR производства фирмы Bruker Optic GmbH http:// www. bruker. ru (далее по тексту фурье-спектрометр) предназначен для измерения оптических спектров пропускания и отражения в ИК диапазоне, определения концентрации различных органических и неорганических веществ в твердой и жидкой фазах, продукции нефтехимического производства, органического синтеза, продуктах питания, фармацевтики и т.п. Фурье-спектрометр применяется в аналитических лабораториях промышленного производства, научно-исследовательских и учебных организаций.
Рис. 1. Общий вид ИК Фурье-спектрометра высокого разрешения IFS 125 HR фирмы Bruker Optic GmbH
Основой фурье-спектрометра является двухлучевой интерферометр, в котором при перемещении одного из интерферометрических зеркал происходит изменение разности хода между интерферирующими лучами. Для уменьшения влияния внешних воздействий интерферометр построен по схеме Майкельсона с зеркалами в виде светоотражателей. Регистрируемый световой поток на выходе интерферометра как функция разности хода (интерферограмма) представляет фурье-образ регистрируемого оптического спектра. Сам спектр (в шкале волновых чисел) получается после выполнения специальных математических расчетов (обратное преобразование Фурье) интерферограммы.
Движение зеркала в интерферометре осуществляется по линейному закону с помощью прецизионного механизма. Точное положение зеркала (разность хода в интерферометре) определяется с помощью референтного канала. Нулевое значение разности хода (основной максимум интеферограммы) определяется расчетным путем. Конструктивно фурье-спектрометр выполнен в виде настольного прибора с отдельно устанавливаемым компьютером. Фурье-спектрометр представляет собой стационарный автоматизированный прибор с модульной вакуумной оптикой. Камера образца может быть отдельно откачана и продута воздухом.
Прибор оснащен широким набором дополнительных устройств и принадлежностей, включая приставку для измерения отражения/пропускания с углом падения 11°; алмазную приставку нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО); приставку многократного НПВО (МНПВО); приставку измерения пропускания в параллельных пучках; интегрирующую сферу для измерения диффузного рассеяния; приставку для измерения абсолютных значений отражения и другие.
Фурье-спектрометр снабжен криостатом Optistat CFv с контактным охлаждением и протяжкой паров хладоагента фирмы Oxford Instruments http:// www. oxford- instruments. com , который позволяет регулировать температуру исследуемого образца в диапазоне 3.8-300 К с точностью 0.1 К.
Рис. 2. Вставка в криостат Optistat CFv и стандартный держатель образца
Управление процессом измерения осуществляется от внутреннего контроллера и РС совместимого компьютера с помощью программного комплекса OPUS . Программный комплекс OPUS – это всеобъемлющий пакет программ, предназначенных для наиболее полного использования всех возможностей фурье-спектрометра. Выбор источников, оптических фильтров, каналов образца и детекторов осуществляется из программного комплекса OPUS без нарушения вакуума в спектрометре. Программируемым образом осуществляется настройка прибора, оптимизация его параметров, управление его работой, осуществление фурье-преобразования интерферограммы, обработка выходной информации, в том числе построение градуировочных графиков по образцовым веществам, печать результатов и сохранение результатов анализа. Программный комплекс OPUS обеспечивает обмен (пересылку) измерительной информации в другие программы для подготовки документов с результатами измерений.
Наиболее подходят для измерений отражения образцы с плоской зеркальной поверхностью диаметром 5-10 мм. Для исключения интерференционных эффектов образцы для измерений пропускания должны иметь небольшую клиновидность или одну шероховатую поверхность.
Технические характеристики
Спектральный диапазон | 11 000 – 8 см-1 0.9 – 1250 мкм |
Разрешение | Лучше 0.0063 см-1 |
Разрешающая способность | Лучше 106 |
Точность определения волнового числа | Лучше 5∙10-7 х волновое число (абсолютная), 1∙10-7 ( относительная ) |
Фотометрическая точность | 0.1% Т |
Апертура | f/6.5 |
Скорости сканера | 0.16 – 2.5 см / с |
Рис. 3. Спектр ИК поглощения многопериодной структуры GaAs / AlGaAs , полученный с помощью приставки МНПВО. На вставке приведена геометрия эксперимента [Ю.А. Алещенко, В.В. Капаев, Ю.В. Копаев, Ю.Г. Садофьев, М.Л. Скориков. Многопериодная структура для фонтанного режима генерации униполярного лазера, Квантовая электроника, 40 (8) с. 685-690 (2010)]
Рис. 4. Спектры отражения пленки сверхпроводящего пниктида Ba ( Fe 0.9 Co 0.1 )2 As 2 ( Tc =20 K ) толщиной 90 нм на подложке ( La , Sr )( Al , Ta ) O 3 , измеренные в широком диапазоне частот при различных температурах.
Рис. 5. Отражение R ( w ) при 5 К той же пленки, нормированное на значения в нормальном состоянии при 30 К. Четко проявляется пик при 40 см-1 . Частота пика соответствует величине сверхпроводящей энергетической щели 2 D .