AT413241B - Verfahren und vorrichtung zur aufnahme eines interferogramms von infrarotlicht - Google Patents

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    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
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Description


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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines Interferogramms von Infrarotlicht, bei welchem ein Strahl aus Infrarotlicht sowie ein Strahl aus Laserlicht jeweils an einem Teilungspunkt in Teilstrahlen geteilt und komplementäre Teilstrahlen einerseits einer ersten optischen Wegstrecke und andererseits einer zweiten optischen Wegstrecke zugeführt werden, wobei die erste optische Wegstrecke durch Bewegung eines Spiegels um eine Nullposition, in welcher erste und zweite optische Wegstrecke eine gleiche Länge aufweisen,

   variiert wird und komplementäre Teilstrahlen nach Durchlaufen der optischen Wegstrecken zusammengeführt werden und für verschiedene Längen der ersten optischen Wegstrecke eine Intensität des zusammengeführten Infrarotlichts und eine Intensität des zusammengeführten Laserlichts gemessen und gemessene Intensitäten in gleichen zeitlichen Abständen synchron ausgelesen werden. 



  Weiters umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Interferogramms von Infrarotlicht, insbesondere zur Ermittlung der Transmission und/oder Reflexion eines Stoffes im Infrarotbereich, umfassend eine Infrarotlichtquelle, eine Laserlichtquelle, ein Interferometer mit einem bewegbaren Spiegel zur Erzeugung von Interferogrammen des Infrarotlichts und des Laserlichts sowie einen ersten Detektor zur Messung einer Intensität des Infrarotlichts und einen zweiten Detektor zur Messung einer Intensität des Laserlichts, wobei die Vorrichtung eine vom ersten und zweiten Detektor Messwerte synchron auslesende Datenerfassungseinheit aufweist. 



  Infrarotspektroskopie zählt seit vielen Jahren zu den am häufigsten angewendeten Verfahren in der Charakterisierung von Stoffen oder Stoffgemischen in Forschungs- und Entwicklungslabors und hat sich mittlerweile auch als ein wichtiges Verfahren in der Überwachung chemischer Prozesse etabliert. Die Möglichkeit feste Materialien, Flüssigkeiten und Gase untersuchen zu können, das Potential in kurzer Zeit feststellen zu können, ob eine bestimmte chemische Verbindung vorliegt sowie eine Einfachheit des Verfahrens tragen wesentlich zur vielfachen Anwendung dieser Art der Spektroskopie bei. 



  Um das Infrarotspektrum eines Stoffes zu ermitteln, wird breitbandiges Infrarotlicht in den Stoff geführt und das aus diesen Stoff wieder austretende Infrarotlicht gemessen und spektral analysiert, wodurch eine Transmission des Stoffes im Infrarot ermittelbar ist. Anhand dieser Transmission können Aussagen über die chemische Zusammensetzung eines Stoffes getroffen werden. 



  Eine zu einer Transmissionsmessung prinzipiell gleichwertige Methode zur Ermittlung eines Infrarotspektrums besteht für den Fachmann in einer Reflexionsmessung, bei welcher Infrarotstrahlung nach Reflexion an einer Oberfläche des zu untersuchenden Stoffes gemessen und spektral analysiert wird. 



  Beide Messmethoden, Transmissionsmessung und Reflexionsmessung, können mit der Fourier-Transformations-Spektroskopie (FT-Spektroskopie) verbunden werden. 



  FT-Spektroskopie im infraroten Bereich   (Lichtwellen längen   von etwa 1 Mikrometer bis 1/5 Millimeter) basiert darauf, dass ein Strahl aus breitbandigem Infrarotlicht an einem Punkt in komplementäre Teilstrahlen geteilt und die Teilstrahlen jeweils einer optischen Wegstrecke zugeführt werden, wobei die Länge einer Wegstrecke durch Bewegung eines Spiegels variiert wird. 



  Eine Variation der Länge einer der Wegstrecken erfolgt dabei in der Regel um eine Nullposition, in welcher beide Wegstrecken dieselbe Länge aufweisen. Nach Durchlaufen der jeweiligen Wegstrecken werden die beiden komplementären Teilstrahlen wieder zusammengeführt. 



  Einrichtungen, die sich eignen, elektromagnetische Wellen wie vorstehend beschrieben zu trennen, sie mit einem Gangunterschied zu versehen und wieder zu überlagern, werden vom Fachmann allgemein als Interferometer bezeichnet. Ein Strahl aus Infrarotlicht kann entweder vor Eintritt in ein oder nach Austritt aus einem Interferometer durch eine Probe geführt oder an dieser reflektiert werden, um ein Infrarotspektrum eines Stoffes zu erhalten. 

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  Eine Intensität des aus dem Interferometer austretenden Strahls aus Infrarotlicht wird, gegebenenfalls nach Transmission durch einen Stoff oder Reflexion an diesem, mit einem Detektor in vorgegebenen Zeitabständen registriert und mit einer Datenerfassungseinheit vom Detektor ausgelesen. Die ausgelesenen Messwerte ergeben zusammen eine Messwertkurve, ein sogenanntes Interferogramm. 



  Aus einem Interferogramm kann durch Fourier-Transformation ein frequenzabhängiges optisches Spektrum errechnet werden. Allerdings kann eine Fourier-Transformation erst erfolgen, wenn bekannt ist, an welcher Spiegelposition bzw. bei welchem optischen Wegunterschied die einzelnen Messwerte ausgelesen wurden. 



  Um diese für eine Fourier-Transformation notwendige Information zu erhalten, wird in der FTSpektroskopie im Interferometer neben einem Strahl aus Infrarotlicht gleichzeitig ein Laserstrahl ebenfalls in komplementäre Teilstrahlen geteilt, über dieselben Wegstrecken wie das Infrarotlicht geführt und mit einem weiteren Detektor analysiert. 



  Laserlicht ist monochromatisch und bei Variation der Länge einer Wegstrecke im Interferometer tritt - je nach Spiegelposition - abwechselnd konstruktive und destruktive Interferenz auf. Vom Detektor für das Laserlicht werden deswegen Messwerte ausgelesen, welche zusammen betrachtet eine Messwertkurve in Form eines sinusförmigen Signals mit Maxima/Minima und dazwischen liegenden Nulldurchgängen darstellen. Diese Messwertkurve repräsentiert ebenfalls ein Interferogramm. 



  Ein Gangunterschied für die Laserlicht-Teilstrahlen von einem Nulldurchgang des Interferogramms zum nächsten beträgt eine halbe Wellenlänge. Da der Gangunterschied nur über eine Spiegelbewegung erzeugt wird, bedeutet dies, dass der Spiegel zwischen zwei Nullstellen immer um einen gleichen Wegbetrag weiterbewegt worden ist. Somit beinhaltet das Interferogramm des Laserlichts eine Weginformation, über welche, weil Laserlicht und Infrarotlicht dieselben Wegstrecken durchlaufen, nun auch das Infrarot-Interferogramm zu einer Spiegelposition in Beziehung gesetzt werden kann. Damit ist die für eine Fourier-Transformation notwendige Information über eine Spiegelposition gegeben. 



  In bekannter Weise wird bei der Aufnahme eines Interferogramms von Infrarotlicht so verfahren, dass ein Gangunterschied durch Bewegung eines Spiegels mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt wird und Messwerte mit einer ersten Frequenz vom Detektor für das Infrarotlicht und mit einer zweiten Frequenz vom Detektor für das Laserlicht ausgelesen werden. Im Anschluss werden aus den ausgelesenen Messwerten des Lasersignals Nulldurchgänge desselben intrapoliert und an den entsprechenden Positionen Werte des Infrarot-Interferogramms ermittelt. Die so ermittelten Daten werden einer Fourier-Transformation unterworfen. 



  Aus den Beschreibungseinleitungen von EP 1 055 982 A1 und US 6,025,913 ist entnehmbar, dass neben Verfahren zur Aufnahme von Interferogrammen, bei welchen ein Gangunterschied durch Bewegung eines Spiegels mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt wird, Verfahren bekannt sind, bei welchen zur Aufnahme eines Interferogramms ein Spiegel schrittweise von einer Messposition zur nächsten bewegt wird. In EP 1 055 982 A1 und US 6,025,913 werden diesbezüglich Verfahren gelehrt, bei welchen zur Erzeugung eines Gangunterschiedes zwei Spiegel derart bewegt werden, so dass insgesamt eine schrittweise Änderung der Gangunterschiede erfolgt. 



  Das vorstehend dargelegte bekannte Verfahren, bei welchem ein Gangunterschied durch Bewegung eines Spiegels mit konstanter Geschwindigkeit erzeugt wird, weist eine Reihe von Nachteilen auf. Ein Nachteil eines bekannten Verfahrens besteht darin, dass mit zunehmenden Längenunterschied der optischen Wegstrecken eine Intensität des Infrarotlicht-Interferogramms am Detektor schwächer und damit ein Signal-Rausch-Verhältnis kleiner wird, welchem Umstand jedoch keine Rechnung getragen wird. Deswegen kann die spektrale Information des Infrarot- 

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 lichts, die im Bereich grosser Längenunterschiede der optischen Wegstrecken grundsätzlich vorhanden ist, nicht in zweckmässiger Weise genützt werden. 



  Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei einem bekannten Verfahren eine Messzeit in Bezug auf ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis ineffizient ausgenützt ist, weil zwischen zwei Nulldurchgängen des Laserlichts gleich lang gemessen wird, egal ob die Messung in Bereichen hoher oder niedriger Intensität des Infrarotlichts vorgenommen wird. 



  Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe die vorstehend dargelegten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein Verfahren anzugeben, mit welchem Interferogramme mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis aufnehmbar sind. 



  Weiters setzt sich die Erfindung zum Ziel eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher Interferogramme mit verbessertem Signal/Rausch-Verhältnis aufnehmbar sind. 



  Die gestellte Aufgabe löst ein Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen eines erfindungsgemässen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4. 



  Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass durch eine gezielt unterschiedlich schnelle Bewegung des Spiegels und Auslesen von Intensitäten in konstanten zeitlichen Abständen in den Bereichen niedriger Intensität des Infrarotlichts viele Messwerte erhalten werden, wodurch in diesem Bereich ein Signal/Rausch-Verhältnis des Interferogramms erhöht ist. 



  Von Vorteil ist auch, dass an der Nullposition bzw. im Bereich derselben, an welcher bzw. in welchem ohnehin eine hohe Intensität des Infrarotlichts gegeben und ein Signal-RauschVerhältnis hoch ist, wenige Messwerte aufgenommen werden und dieser Bereich des Interferogramms mit hohem Signal/Rausch-Verhältnis in einer kurzen Messzeit aufgenommen bzw. gescannt werden kann. Anders ausgedrückt kann auch gesagt werden, dass mit einem erfindungsgemässen Verfahren ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis in allen Bereichen eines Interferogramms bei gleichzeitig optimierter Messzeit erzielbar ist. 



  Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemässen Verfahrens ist in einem gleichzeitigen bzw. synchronen Auslesen der Intensitäten von Infrarotlicht und Laserlicht begründet, weil dadurch zu jedem einzelnen ausgelesenen Messwert des Infrarotlichts ein entsprechend ausgelesener Messwert des Laserlichts gegeben ist. Somit werden für das Infrarotlicht-Interferogramm im Bereich grosser Spiegelauslenkung nicht nur viele Messwerte ausgelesen, sondern es wird auch eine sehr genaue Weginformation bzw. Spiegelposition erhalten, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens noch weiter gesteigert werden kann. 



  Durch ein synchrones bzw. gleichzeitiges Auslesen von Messwerten des Infrarotlichts und des Laserlichts sind nun vorteilhaft auch Messungenauigkeiten, welche auf unterschiedliche Auslesefrequenzen von Messwerten zurückführbar waren, vermieden oder zumindest vermindert. 



  Im Hinblick auf ein Auslesen und einen Erhalt möglichst vieler Messwerte im Bereich geringer Intensität des Infrarotsignals, ist es sehr günstig, wenn der Spiegel umso langsamer bewegt wird, je grösser ein Abstand zur Nullposition ist. 



  Bevorzugt wird der Spiegel von der Nullposition zu einer maximalen Auslenkungsposition hin mit einer entsprechend einer Cosinusfunktion abnehmenden Geschwindigkeit bewegt. Im Bereich einer Nullposition ist eine Geschwindigkeit der Spiegelbewegung dann vielfach grösser als in Bereichen nahe einer maximalen Auslenkungsposition und eine Messzeit ist in Bezug auf ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis optimiert. 

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 Wenn der Spiegel durch einen Rahmenschwinger bewegt wird, kann eine ungleichförmige Bewegung des Spiegels mit hoher Präzision sichergestellt werden. Insbesondere eignet sich ein Rahmenschwinger auch, um mit einfachen Mitteln einen Spiegel mit einer entsprechend einer Cosinusfunktion abnehmenden Geschwindigkeit zu bewegen. 



  Das weitere Ziel der Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5 erreicht. 



  Die mit einer Vorrichtung gemäss der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass bei einfachem apparativen Aufbau einer Vorrichtung in Bereichen geringer Intensität des Infrarotlichts viele Messpunkte erhalten werden können. Dies ist durch einen vorgesehen Rahmenschwinger realisierbar, mittels welchem ein damit verbundener Spiegel mit variabler Geschwindigkeit bewegbar ist. Aufgenommene Infrarotlicht-Interferogramme bzw. daraus mittels FT erhaltene Spektren weisen daher ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis auf. 



  Es ist nunmehr auch möglich, Messwerte von Infrarotlicht und Laserlicht im gleichen Zeitpunkt auszulesen, weswegen eine Korrelation der entsprechenden Messwerte mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden kann. Demzufolge weisen auch daraus mittels Fourier-Transformation berechnete Spektren eine hohe Genauigkeit auf. 



  Wenn eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einer Prozesskontrolle eingesetzt wird, kann sie Temperaturschwankungen und erheblichen mechanischen Erschütterungen ausgesetzt sein. Um auf Temperaturschwankungen und mechanische Erschütterungen zurückführbare Messfehler auszuschalten oder zumindest zu vermindern, ist das Interferometer aus einem bewegbaren Spiegel und einer einteiligen aus Quarz gefertigten und einen Strahlteiler sowie zwei raumfeste Spiegel aufweisenden Einheit ausgebildet. 



  Im Hinblick auf eine komfortable und automatisierte Datenverarbeitung mittels Software ist es sehr zweckmässig, eine Datenerfassungseinheit mit zwei den Detektoren jeweils nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler vorzusehen. In einer Variante, welche durch einen besonderes einfachen Aufbau und exzellente zeitliche Synchronität der ausgelesenen Messwerte von Infrarotlicht und Laserlicht ausgezeichnet ist, umfasst eine erfindungsgemässe Einrichtung einen Oszillator, durch welchen die Analog-Digital-Wandler synchron triggerbar sind. 



  Um eine hochpräzise Spiegelbewegung mit variabler Geschwindigkeit sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn der Rahmenschwinger mit einem elektrodynamischen oder piezoelektrischen Antrieb verbunden ist. 



  Als Laserlichtquelle können bekannte Laser, wie He-Neon-Laser in zylindrischer Bauart von einigen Zentimetern Länge, verwendet werden. Wenn eine platzsparende Bauweise einer erfindungsgemässen Vorrichtung gefordert ist, kann als Laserlichtquelle ein Halbleiterlaser, welcher in Abmessungen von wenigen Millimetern erhältlich ist, eingesetzt werden. 



  In einer vorteilhaft einfachen und kostengünstigen Variante ist das Interferometer ein Michelson-Interferometer. 



  Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Zusammenhang sowie den Ausführungsbeispielen. 



  Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft noch weiter dargestellt. 



  Es zeigen Figur 1a: eine erfindungsgemässe Vorrichtung; Figur 1b: eine schematische Darstellung eines Interferometers; Figur 2: Interferogramme von Laserlicht und Infrarotlicht auf einer Wegachse; 

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 Figur 3: Interferogramme von Laserlicht und Infrarotlicht auf einer Zeitachse;   Figur 4 : Ausschnitt der Interferogramme aus Figur 3.   



  Figur 1a zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung. Eine Infrarotlichtquelle 1 dient zur Erzeugung eines Infrarotlichtstrahls IR, welcher breitbandig ist, also Licht vieler verschiedener Wellenlängen beinhaltet. Weiters ist eine Laserlichtquelle 2 vorgesehen, welche monochromatisches Laserlicht L bereitstellt. Als Laserlichtquelle 2 können beispielsweise bekannte He-Ne-Laser oder Halbleiterlaser eingesetzt werden. 



  Ein Strahlteiler 3 in Form eines halbdurchlässigen Spiegels teilt Infrarotlicht IR in zwei Teilstrahlen IR' und IR" und führt einen Teilstrahl IR' einem ortsfest gehaltenen Spiegel 4 und einen komplementären Teilstrahl IR" einem bewegbaren Spiegel 5 zu. Der Spiegel 5 ist mit einer Einrichtung verbunden, durch welche er um eine Nullposition 0 zu Punkten x und-x mit variabler Geschwindigkeit entlang einer Geraden auslenkbar ist. Wie in Figur 1a schematisch angedeutet, kann eine entsprechende Einrichtung aus einer Teleskopstange 6 und einem damit verbundenem Motor 7 zum Einfahren und Ausfahren der Teleskopstange 6 gebildet sein. 



  Strahlteiler 3 teilt weiters auch Laserlicht L in zwei Teilstrahlen L' und L". Diese Teilstrahlen L', L" werden wie für Infrarotlicht IR', IR" beschrieben einem ortsfest gehaltenen Spiegel 4 bzw. einem bewegbaren Spiegel 5 zugeführt. Idealerweise werden durch den Strahlteiler 3 Teilstrahlen jeweils gleicher Intensität (Intensität (IR':IR") = Intensität (L':L") = 50:50) erstellt. 



  Nach Durchlaufen der optischen Wegstrecken von Strahlteiler 3 zu Spiegel 4 bzw. Spiegel 5 und zurück, werden komplementäre Teilstrahlen IR', IR" sowie L', L" am Strahlteiler 3 unter Interferenz wieder zusammengeführt und durch den Strahlteiler hindurch einer Vorverstärkerelektronik mit linearphasigen Filtern 8, 8' zugeführt. Mit diesen Filtern 8, 8' werden Infrarotlicht IR und Laserlicht L für eine Messung durch Detektoren 9, 9' aufbereitet. Detektoren 9,9 haben Grenzfrequenzen im GHz-Bereich und arbeiten im 100 kHz-Frequenzbereich. 



  Den Detektoren 9,9' sind jeweils Analog-Digital-Wandler 10, 10' nachgeschaltet, welche in konstanten zeitlichen Abständen vom jeweils vorgeschalteten Detektor 9 bzw. 9' Messwerte auslesen. Ein Oszillator 11 steht sowohl mit Analog-Digital-Wandler 10 als auch mit AnalogDigital-Wandler 10' in Verbindung und triggert beide synchron mit einer Frequenz im MHzBereich, so dass mit entsprechender Frequenz zeitgleich Messwerte vom Detektor 9 und vom Detektor 9' ausgelesen werden. 



  Die ausgelesenen Messwerte werden mit einer Auswerteeinheit 12, beispielsweise einem Laptop, digital weiter verarbeitet gegebenenfalls bildlich dargestellt. 



  Wenn, was der Regelfall ist, ein Interferogramm zu Zwecken einer spektroskopischen Untersuchung eines Stoffes S aufgenommen wird, ist es erforderlich, Infrarotlicht durch eine Probe zu führen oder an dieser zu reflektieren. Dies kann beispielsweise, wie in Figur 1a dargestellt, nach einem Zusammenführen von Teilstrahlen IR' und IR" erfolgen. Es versteht sich für den Fachmann, dass ein Stoff S zu Zwecken einer Untersuchung auch zwischen Infrarotlichtquelle 1 und Strahlteiler 3 angeordnet werden. 



  Ein Unterschied von optischen Wegstrecken für Teilstrahlen IR' und IR" bzw. L' und L" kann für den Fachmann selbstverständlich auch durch andere Anordnungen von Spiegeln erreicht werden. Figur 1 b zeigt schematisch eine mögliche Ausbildung, welche sich beim Einsatz in einer Prozesskontrolle bewährt hat. 



  In Figur 1b ist ein Strahlenverlauf aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für einen Strahl aus Laserlicht L gezeigt. Laserlicht L wird durch eine Öffnung 15 einer einteiligen Einheit 17 gelenkt und durch einen Strahlteiler 3 in zwei komplementäre Teilstrahlen L' und L" aufgeteilt. Teilstrahl L' wird einem Spiegel 4b, Teilstrahl L" einem Spiegel 4a zugeführt, wobei eine Wegstrecke für 

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 Teilstrahl L" durch Bewegung von Spiegel 5a variiert wird. Nach Reflexion an den Spiegel 4b und 4a, werden die Teilstrahlen L', L" am Strahlteiler 3 zusammengeführt. 



  Eine Einheit 17 nach Figur 1 b umfasst Wände 14 aus Quarz und damit verbundene Spiegel 4a, 4b, welche ebenso wie allfällige weiter optische Komponenten, z. B. ein Kompensator 13, aus Quarz bestehen. Durch eine einteilige Bauweise aus einem einzigen Material reduziert sich der Einfluss von Erschütterungen auf ein Messergebnis. Weiters ist, da alle Komponenten aus dem gleichen Grundmaterial bestehen, eine gleichmässige Wärmeausdehnung gegeben. Probleme, welche auf eine ungleichmässige Wärmeausdehnung einzelner Komponenten zurückzuführen sind, sind daher vermieden. 



  Mit Vorteil erfolgt die Bewegung eines Spiegels durch einen Rahmenschwinger. Dieser kann durch einen geeigneten Antrieb zu einer Bewegung mit cosinusförmiger Geschwindigkeit angeregt werden und wird anschliessend frei schwingen gelassen. 



  Eine erfindungsgemässe Aufnahme eines Interferogramms von Infrarotlicht ist anhand der schematischen Figuren 2 bis 4 noch weitergehend dargestellt. 



  Figur 2 und Figur 3 zeigen Messwerte, wie sie im Rahmen einer Messung gemäss der Erfindung, beispielsweise mit einer Vorrichtung nach Figur 1 b, erhalten werden, auf einer Wegachse (Figur 2) bzw. auf einer Zeitachse (Figur 3). 



  Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist eine Intensität   @   des Laserlichts im gesamten gemessenen Bereich durch eine Abfolge von Maxima und Minima mit konstantem Abstand und konstanter Amplitude gekennzeichnet. Im Vergleich damit ist eine Intensität des Infrarotlichts in einem zentralen Bereich der Achse, der gleichen optischen Wegstrecken für die zwei Teilstrahlen aus Infrarotlicht entspricht, ein Maximum. Mit zunehmenden Abstand zur Nullposition, nehmen die Amplituden des Interferogramms von Infrarotlicht ab, weil immer weniger Wellenlängen des breitbandigen Infrarotlichtstrahls konstruktiv interferieren. 



  Wie weiters in Figur 2 ersichtlich, werden auf Grund einer erfindungsgemäss erfolgenden Spiegelbewegung in einem von einer Nullposition beabstandeten Bereich mehr Messpunkte aufgenommen, als in einem zentralen Bereich, der zu einer Nullposition eines Spiegels korrespondiert. 



  In Figur 2 ist bei gleicher Weglänge   Ati   grösser At2. Anders gesagt, um den gleichen Weg zurückzulegen, wird ein Spiegel eine längere Zeit bewegt, wenn er weiter von einer Nullposition entfernt ist. 



  Die damit erzielten Auswirkungen können anhand von Figur 3 auf einer Zeitachse nachvollzogen werden. Man erkennt, dass umso mehr Messpunkte erhalten werden, je grösser eine Spiegelauslenkung ist. Äussert beachtenswert ist, dass gerade in jenen Bereichen, in denen das Infrarotnutzsignal klein ist, z. B. im Bereich   #x1,   viele Messpunkte erhalten werden. 



  Figur 4 stellt näher dar, wie digitale Messdaten in einer vorteilhaften Weise weiter verarbeitet werden. Mehrere um einen zentralen Datenpunkt bzw. ausgelesenen Messwert liegende Datenpunkte werden verwendet, um eine gemittelten Intensitätswert für den zentralen Datenpunkt zu ermitteln. Diese Methodik wird angewendet, um ein verbleibendes Rauschen am Signal möglichst durch Glättung zu eliminieren und erfolgt sowohl für beide Interferogramme. Bei Weiterverarbeitung digitalisierter Daten in dieser Weise kann eine weitere Verbesserung einer Spektrengüte erzielt werden.

Claims (11)

  1. Patentansprüche : 1. Verfahren zur Aufnahme eines Interferogramms von Infrarotlicht, bei welchem ein Strahl aus Infrarotlicht sowie ein Strahl aus Laserlicht jeweils an einem Teilungspunkt in Teilstrah- len geteilt und komplementäre Teilstrahlen einerseits einer ersten optischen Wegstrecke und andererseits einer zweiten optischen Wegstrecke zugeführt werden, wobei die erste optische Wegstrecke durch Bewegung eines Spiegels um eine Nullposition, in welcher ers- te und zweite optische Wegstrecke eine gleiche Länge aufweisen,
    variiert wird und kom- plementäre Teilstrahlen nach Durchlaufen der optischen Wegstrecken zusammengeführt werden und für verschiedene Längen der ersten optischen Wegstrecke eine Intensität des zusammengeführten Infrarotlichts und eine Intensität des zusammengeführten Laserlichts gemessen und gemessene Intensitäten in gleichen zeitlichen Abständen synchron ausge- lesen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel an von der Nullposition beabstandeten Punkten langsamer bewegt wird als an dieser.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel umso langsamer bewegt wird, je grösser ein Abstand zur Nullposition ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel von der Nullposition zu einer maximalen Auslenkungsposition hin mit einer entsprechend einer Co- sinusfunktion abnehmenden Geschwindigkeit bewegt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel durch einen Rahmenschwinger bewegt wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Aufnahme eines Interferrogramms von Infrarotlicht, insbesondere zur Er- mittlung der Transmission und/oder Reflexion eines Stoffes im Infrarotbereich, umfassend eine Infrarotlichtquelle, eine Laserlichtquelle, ein Interferometer mit einem bewegbaren Spiegel zur Erzeugung von Interferogrammen des Infrarotlichts und des Laserlichts sowie einen ersten Detektor zur Messung einer Intensität des Infrarotlichts und einen zweiten De- tektor zur Messung einer Intensität des Laserlichts, wobei die Vorrichtung eine vom ersten und zweiten Detektor Messwerte synchron auslesende Datenerfassungseinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Interferometer aus dem bewegbaren Spiegel und einer einteiligen aus Quarz gefertigten und einen Strahlteiler sowie zwei raumfeste Spiegel (4a, 4b) aufweisenden Einheit besteht und der bewegbare Spiegel (5a) mit einer Einrich- tung (6a)
    verbunden ist, durch welche er um eine Nullposition mit variabler Geschwindig- keit entlang einer Geraden auslenkbar ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassungseinheit zwei den Detektoren jeweils nachgeschaltete Analog-Digital-Wandler aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Oszilla- tor, durch welchen die Analog-Digital-Wandler synchron triggerbar sind, umfasst.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrich- tung ein Rahmenschwinger ist und der Rahmenschwinger mit einem elektrodynamischen Antrieb verbunden ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrich- tung ein Rahmenschwinger ist und der Rahmenschwinger mit einem piezoelektrischen An- trieb verbunden ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser- lichtquelle ein Halbleiterlaser ist. <Desc/Clms Page number 8>
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Inter- ferometer ein Michelson-Interferometer ist.
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