DE10144214C1 - Verfahren zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums mittels eines Fourier-Transform (FT) - Spektrometers sowie Fourier-Transform(FT)-Spektrometer - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums, insbesondere Infrarot(IR)-Spektrums, einer Probe (24) mittels eines Fourier-Transform(FT)-Spektrometers (10) wird von einer Lichtquelle (12) emittiertes Licht einem Interferometer (16) zugeführt, auf die Probe (24) gerichtet und von einem Array-Detektor (28) detektiert. Ein beweglicher Reflektor (22) des Interferometers (16) wird über eine Wegstrecke (s) verfahren, und der Array-Detektor (28) wird jeweils an einer Anzahl n von vorbestimmten diskreten Wegpunkten (s¶1¶, ..., s¶n¶) der Wegstrecke (s) ausgelesen. Der Array-Detektor (28) wird beim Verfahren des beweglichen Reflektors (22) über die Wegstrecke (s) an jeweils nicht benachbarten, durch zumindest jeweils einen dazwischenliegenden Wegpunkt (s¶i¶) getrennten Wegpunkten (s¶d¶) ausgelesen und der bewegliche Reflektor (22) wird zumindest zweimal über die Wegstrecke (s) verfahren, wobei der Array-Detektor (28) beim zweiten oder weiteren nochmaligen Verfahren über die Wegstrecke (s) an den Wegpunkten (s¶i¶) ausgelesen wird (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufnahme eines orts­ aufgelösten Spektrums, insbesondere Infrarot (IR)-Spektrums, einer Probe mittels eines Fourier-Transform (FT)-Spektrome­ ters, bei dem von einer Lichtquelle emittiertes Licht einem In­ terferometer zugeführt, auf die Probe gerichtet und von einem Array-Detektor detektiert wird, wobei ein beweglicher Reflektor des Interferometers über eine vorbestimmte Wegstrecke verfahren wird und der Array-Detektor jeweils an einer Anzahl von be­ stimmten diskreten Wegpunkten der Wegstrecke ausgelesen wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein FT-Spektrometer, insbeson­ dere zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren bzw. ein FT-Spektrometer sind aus der WO-A-01/06209 bekannt.

Bei der FT-Spektroskopie, ob ortsaufgelöst oder nicht orts­ aufgelöst, wird das von der Lichtquelle emittierte Licht durch einen halbdurchlässigen Strahlteiler des Interferometers in zwei Teilstrahlen aufgespalten, die an einem feststehenden und an einem beweglichen Reflektor reflektiert und nach Rekombina­ tion zur Interferenz gebracht werden. Durch Verfahren des be­ weglichen Reflektors wird die optische Weglänge in dem einen Interferometerarm verändert, wodurch sich eine Phasendifferenz zwischen beiden Teilstrahlen und somit eine Änderung der Inter­ ferenzamplitude ergibt. Vom Detektor wird der Verlauf der In­ tensität des von der Probe kommenden Lichts in Abhängigkeit von der optischen Wegdifferenz, auch als Interferogramm bezeichnet, detektiert. Die Intensitätsverteilung des von der Probe kommen­ den Lichts wird somit zunächst in der Ortsdomäne gemessen und durch eine anschließende Fourier-Transformation, die von einem Rechner durchgeführt wird, in das eigentliche Spektrum umge­ rechnet.

Das zuvor erwähnte Interferogramm wird dabei nicht kontinuier­ lich, sondern nur punktweise abgespeichert. Hierzu wird übli­ cherweise simultan das Interferenzmuster eines monochromati­ schen Lasers, beispielsweise eines Helium-Neon-Lasers, dessen Strahlung beispielsweise ebenfalls in dem optischen Meßstrah­ lengang geführt wird, mit einer zusätzlichen Detektordiode de­ tektiert. Die Nulldurchgänge des Lasersinussignals oder ein Vielfaches dieser Intervalle definieren die Wegpunkte, an denen das Interferogramm digitalisiert abgespeichert wird. Der beweg­ liche Reflektor des Interferometers wird dazu über eine vorbe­ stimmte Wegstrecke verfahren und an den vorbestimmten diskreten Wegpunkten des beweglichen Reflektors wird aus dem Detektor das jeweilige Meßsignal der Probe ausgelesen.

Zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums wird ein Array- Detektor verwendet, bei dem an jedem Wegpunkt alle Pixel oder Voxel ausgelesen werden müssen, was mit einer erheblicher. Da­ tenmenge verbunden ist, die beim Auslesen des Array-Detektors an den Wegpunkten zu nachstehenden Problemen führt.

Zum Verfahren des beweglichen Reflektors des Interferometers sind zwei grundsätzliche Techniken bekannt.

Bei dem sogenannten Step-Scan-Verfahren wird der bewegliche Re­ flektor über die Wegstrecke in diskreten Schritten zu den ein­ zelnen Wegpunkten verfahren, d. h. der bewegliche Reflektor wird an den einzelnen vorbestimmten diskreten Wegpunkten angehalten und der Array-Detektor bei stehendem Reflektor ausgelesen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der bewegliche Reflektor jeweils neu positioniert werden muß, womit eine Tot­ zeit verbunden ist, während der mit dem Array-Detektor keine Daten aufgenommen werden können. Vielmehr muß zunächst die ex­ akte Position des Reflektors abgewartet werden, bevor die Da­ tenaufnahme freigeschaltet werden kann. Die mit der Positionie­ rung des Reflektors verbundenen Totzeiten liegen bei wenigen Millisekunden pro Reflektorposition, die sich bei der üblicher­ weise hohen Anzahl an Wegpunkten entsprechend aufsummieren.

Beim sogenannten Rapid-Scan-Verfahren wird der bewegliche Re­ flektor kontinuierlich verfahren und der Array-Detektor wird beim Verfahren des Reflektors ausgelesen. Dabei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die zur Verfügung stehenden Array- Detektoren, beispielsweise Focal-Plane-Array-Detektoren, nur eine Datenübertragungsrate in der Größenordnung von 200 Hz er­ lauben. Diese geringe Datenrate erfordert beim kontinuierlichen Scan-Verfahren eine sehr langsame Verfahrgeschwindigkeit des Interferometerreflektors, die bei 0,1 mm/s (oder weniger) liegt, was zu einer sehr störanfälligen Bewegung des Reflektors und damit unpräzisen Aufnahme des Spektrums führt. Wünschens­ wert wäre eine Verfahrgeschwindigkeit des Reflektors von etwa 5 cm/s, wie sie üblicherweise bei FT-Spektrometern zur nicht ortsaufgelösten Spektroskopie eingesetzt wird. Die geringe Da­ tenrate der Array-Detektoren erlaubt jedoch eine derartige hohe Verfahrgeschwindigkeit nicht.

Beiden zuvor genannten Aufnahmetechniken ist gemeinsam, daß die Meßsignale sequentiell aufgenommen werden, d. h. alle einzelnen Wegpunkte werden beim Verfahren des beweglichen Reflektors über die vorbestimmte Wegstrecke einer nach dem anderen angefahren, und dabei werden die erforderlichen Bilddaten sequentiell auf­ genommen.

Die zuvor erwähnten Techniken des Rapid-Scan-Verfahrens bzw. des Step-Scan-Verfahrens werden auch bei den Verfahren zur si­ multanen Aufnahme zeitaufgelöster IR-Spektren von mehreren Pro­ ben und bei der entsprechenden Vorrichtung gemäß der obenge­ nannten WO-A-01/06209 angewandt. Dazu wird ein Fourier- Transform-IR-Spektrometer verwendet, um die Gesamtheit der Pro­ ben im Step-Scan-Modus oder im Rapid-Scan-Modus zu beleuchten, wobei das von den Proben absorbierte Licht mittels eines Focal- Plane-Array-Detektors aufgenommen wird. Die Meßdaten werden an­ schließend Fourier-transformiert, woraus ein Satz von ortsauf­ gelösten IR-spektroskopischen Bildern resultiert.

Ein weiteres Fourier-Transform-Spektrometer, mit dem das Step- Scan-Verfahren durchgeführt wird, ist aus dem Dokument US 5,835,213 bekannt.

Ein Verfahren und ein IR-Spektrometer zur Aufnahme eines Spek­ trums unter Anwendung des Rapid-Scan-Verfahrens ist aus dem Do­ kument US 5,245,406 bekannt.

Alle zuvor genannten Dokumente beschreiben Verfahren und Spek­ trometer zur Aufnahme von Spektren, die entweder das Rapid- Scan-Verfahren oder das Step-Scan-Verfahren anwenden, mit den zuvor erwähnten Nachteilen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Fourier-Transform(FT)-Spektrometer der eingangs genann­ ten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Nachteile des Stan­ des der Technik vermieden werden, daß insbesondere eine präzise Aufnahme des ortsaufgelösten Spektrums ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Verfahrens dadurch gelöst, daß der Array-Detektor beim Verfahren des beweglichen Reflektors über die Wegstrecke an jeweils nicht benachbarten, durch zumindest jeweils einen dazwischenliegenden Wegpunkt getrennten Wegpunkten des bewegli­ chen Reflektors ausgelesen wird, und daß der bewegliche Reflek­ tor zumindest zweimal über die Wegstrecke verfahren wird, wobei der Array-Detektor beim zweiten oder weiteren nochmaligen Ver­ fahren über die Wegstrecke an den dazwischenliegenden Wegpunk­ ten s_i ausgelesen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach der Array- Detektor beim Verfahren des beweglichen Reflektors über die vorbestimmten Wegstrecke nicht an jedem aufeinanderfolgenden Wegpunkt ausgelesen, sondern es werden bei der Datenaufnahme Wegpunkte ausgelassen, an denen der Array-Detektor nicht ausge­ lesen wird, und der bewegliche Reflektor wird zumindest ein zweites Mal über die vorbestimmte Wegstrecke verfahren, wobei dann beim zumindest zweiten Verfahren des beweglichen Reflek­ tors über die vorbestimmte Wegstrecke der Array-Detektor an denjenigen Wegpunkten ausgelesen wird, an denen beim ersten Verfahren des beweglichen Reflektors nicht ausgelesen wurde. Ggf. wird der bewegliche Reflektor mehr als zweimal über die vorbestimmte Wegstrecke verfahren, um alle Wegpunkte zu erfas­ sen. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht dar­ in, daß der bewegliche Reflektor mit einer eine wenig störan­ fällige Bewegung des Reflektors gewährleistenden hohen Verfahr­ geschwindigkeit verfahren werden kann, die bei dem herkömmli­ chen Rapid-Scan-Verfahren für einen Array-Detektor mit geringer Datenrate zu hoch wäre. Mit der durch die Erfindung ermöglich­ ten hohen Verfahrgeschwindigkeit des beweglichen Reflektors kann das ortsaufgelöste Spektrum mittels des Array-Detektors somit mit hoher Präzision aufgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Array-Detektor beim ersten Verfahren über die Wegstrecke an Wegpunkten s₁, s_1+m, S_1+2m, . . ., S_n-m+1, beim zumindest zweiten Verfahren entlang der Wegstrecke an Wegpunkten s₂, s_2+m, S_2+2m, . . ., S_n-m+2 und beim m-ten Verfahren über die Wegstrecke an Wegpunkten s_m, s_2m, . . ., s_n ausgelesen, wobei 1 < m < n und n : m eine ganze Zahl ist.

Bei dieser Maßnahme wird der Array-Detektor bei jedem Verfahren über die Wegstrecke vorteilhafterweise an solchen Wegpunkten ausgelesen, die voneinander einen durch die Zahl m vorgegebenen festen Wegabstand aufweisen, der vorteilhafterweise bei vorge­ gebener Verfahrgeschwindigkeit des Reflektors an die Datenrate des verwendeten Array-Detektors angepaßt werden kann. Auf diese Weise ist es mit anderen Worten möglich, die Zahl m gerade so groß zu wählen, wie es die Datenrate des verwendeten Array- Detektors erfordert.

Entsprechend wird in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung m in Abhängigkeit der Datenrate des Array-Detektors gewählt.

Hierbei ist von Vorteil, daß die für die Aufnahme des vollen Spektrums benötigte Zeit in Abhängigkeit der Datenrate des Ar­ ray-Detektors minimiert werden kann. Während die Zahl n durch die zu erreichende spektrale Auflösung bzw. den maximalen Wel­ lenzahlenbereich des Spektrums vorgegeben ist, wird m größer um so gewählt, je niedriger die Datenrate des Array-Detektors ist, um den beweglichen Reflektor mit einer möglichst hohen Verfahrgeschwindigkeit von beispielsweise etwa 5 cm/s verfahren zu können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Array- Detektor in beiden Verfahrrichtungen des beweglichen Reflektors ausgelesen.

Hierbei ist von Vorteil, daß die für die Aufnahme des vollstän­ digen Spektrums benötigte Zeit verringert werden kann, da der Array-Detektor auch beim Zurückfahren des beweglichen Reflek­ tors ausgelesen wird.

Ebenso bevorzugt ist es jedoch, wenn der Array-Detektor nur in einer der Verfahrrichtungen des beweglichen Reflektors ausgele­ sen wird, wobei der Reflektor nach jedem Verfahren über die Wegstrecke s in eine Ausgangsposition zurückgefahren wird.

Diese Maßnahme ist zwar im Vergleich zu der zuvor genannten Maßnahme etwas zeitaufwendiger, da der Array-Detektor nur beim Verfahren des beweglichen Reflektors in einer Richtung ausgele­ sen wird, jedoch kann diese Maßnahme vorteilhafterweise die Präzision des ortsaufgelösten Spektrums erhöhen, da sich beim Verfahren des beweglichen Reflektors in der einen Richtung und in der anderen Richtung eventuell ergebende Positionsunter­ schiede des Reflektors an den Wegpunkten nicht nachteilig auf das Spektrum auswirken.

Bei der zuletzt genannten Ausgestaltung ist es weiterhin bevor­ zugt, wenn der Reflektor mit einer Geschwindigkeit zurückgefah­ ren wird, die höher ist als die Geschwindigkeit beim Verfahren zum Auslesen des Array-Detektors.

Durch diese Maßnahme kann beim Auslesen des Array-Detektors in nur einer Verfahrrichtung des Reflektors wiederum die für die Aufnahme des Spektrums erforderliche Zeit verringert werden, indem die Geschwindigkeit beim Zurückfahren des Reflektors hö­ her gewählt wird als die Geschwindigkeit beim Verfahren des Re­ flektors zum Auslesen des Array-Detektors.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Reflektor beim Verfahren zum Auslesen des Array-Detektors kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit verfahren.

Durch diese Maßnahme werden im Unterschied zu dem bekannten Step-Scan-Betrieb Totzeiten der Positionierung des beweglichen Reflektors vermieden, d. h. der Reflektor muß nicht jeweils an dem Wegpunkt, an dem gerade ausgelesen wird, abgebremst und an­ gehalten und anschließend wieder beschleunigt werden. Dadurch werden auch Positionierungsfehler vorteilhafterweise vermieden, die die Präzision des Spektrums beeinträchtigen können.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird der Reflektor mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 4 bis 6 cm/s, vorzugsweise etwa 5 cm/s verfahren.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestal­ tung des Verfahrens derartige hohe Verfahrgeschwindigkeiten des beweglichen Reflektors, die den Vorteil haben, daß die Bewegung des Reflektors infolge von mechanischen Einflüssen nicht oder nur sehr gering störanfällig ist.

Ein erfindungsgemäßes Fourier-Transform (FT)-Spektrometer zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums, insbesondere IR- Spektrums, einer Probe, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einer oder mehreren der zuvor genannten Ausge­ staltungen, weist eine Lichtquelle, ein Interferometer und ei­ nen Array-Detektor auf, wobei das Interferometer einen bewegli­ chen Reflektor aufweist, der über eine Wegstrecke verfahrbar ist. Das FT-Spektrometer weist ferner eine mit dem Array- Detektor in Wirkverbindung stehende Steuerung auf, um den Ar­ ray-Detektor jeweils an einer Anzahl von vorbestimmten diskre­ ten Wegpunkten der Wegstrecke auszulesen. Erfindungsgemäß ist die Steuerung so ausgebildet, daß der Array-Detektor beim Ver­ fahren des beweglichen Reflektors über die Wegstrecke an je­ weils nicht benachbarten, durch zumindest jeweils einen dazwi­ schenliegenden Wegpunkt getrennten Wegpunkten ausgelesen wird, und daß der bewegliche Reflektor zumindest zweimal über die Wegstrecke verfahren wird, wobei der Array-Detektor beim zwei­ ten oder weiteren nochmaligen Verfahren über die Wegstrecke an den dazwischenliegenden Wegpunkten ausgelesen wird.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgen­ den Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angege­ benen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorlie­ genden Erfindung zu verlassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug auf diese hiernach näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 äußerst schematisch den prinzipiellen Aufbau eines FT-Spektrometers; und

Fig. 2 ein Weg-Zeit-Diagramm eines Scan-Schemas für Daten­ aufnahmen an insgesamt n = 16 Wegpunkten.

In Fig. 1 ist der Prinzipaufbau eines mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenen Fourier-Transform (FT)-Spektrome­ ters dargestellt, mit dem ein ortsaufgelöstes Spektrum einer Probe aufgenommen werden kann.

Das FT-Spektrometer 10 weist eine Lichtquelle 12 zum Emittie­ ren von Meßlicht auf. Entsprechend der Verwendung des FT- Spektrometers 10 zur Aufnahme eines Infrarot (IR)-Spektrums ist die Lichtquelle 12 eine im infraroten Spektralbereich emit­ tierende Lichtquelle.

Der Lichtquelle 12 ist ein Kollimatorspiegel 14 und diesem ein Interferometer 16 nachgeordnet.

Das Interferometer 16 weist einen Strahlteiler 18, beispiels­ weise eine plan-parallele, halbverspiegelte Glasplatte auf. Das Interferometer 16 weist ferner einen feststehenden Reflektor 20, beispielsweise einen planen Spiegel, und einen beweglichen Reflektor 22 auf, der ebenfalls als planer Spiegel ausgebildet sein kann.

In dem vom Interferometer 16 kommenden Strahlengang des vor, der Lichtquelle 12 emittierten Lichtes ist eine Probe 24 angeord­ net, von der das IR-Spektrum aufgenommen werden soll. Der Probe 24 nachgeordnet ist ein weiterer Kollimatorspiegel 26, dem schließlich ein Array-Detektor 28 nachgeordnet ist, mit dem ortsaufgelöst gemessen werden kann. Der Array-Detektor 28 weist entsprechend eine Vielzahl in einem Array angeordnete Pixel oder Voxel auf, die von einzelnen Flächen- oder Raumpunkten kommende Meßsignale der Probe 24 ortsaufgelöst empfangen. Der Array-Detektor 28 ist beispielsweise ein Focal-Plane-Array- Detektor.

Das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht wird zunächst von dem Kollimatorspiegel 14 als paralleles Lichtbündel auf den Strahlteiler 18 gerichtet. Am Strahlteiler 18 tritt eine Strahlteilung auf, wobei ein erster Teilstrahl auf den festste­ henden Reflektor 20 gerichtet wird, während ein zweiter Teil­ strahl durch den Strahlteiler 18 hindurchgeht und auf den be­ weglichen Reflektor 22 gerichtet wird. Die von dem feststehen­ den Reflektor 20 und dem beweglichen Reflektor 22 rückgestreu­ ten Teilstrahlen werden dann am Strahlteiler 18 zur Interferenz gebracht. Die beiden zur Interferenz gebrachten Teilstrahlen werden dann gemeinsam auf die Probe 24 gerichtet, wobei die Messung des Spektrums vorliegend in Transmission erfolgt. Je nach den Absorptionseigenschaften der Probe 24 wird alles oder ein Teil des zur Interferenz gebrachten Lichtes hindurchgelas­ sen und von dem Kollimatorspiegel 26 auf den Array-Detektor 28 fokussiert. Der Array-Detektor 28 detektiert demnach ortsaufge­ löst die von der Probe 24 durchgelassene Intensität des Inter­ ferenzlichtes.

Zur Aufnahme des Spektrums wird der bewegliche Reflektor 22 über eine Wegstrecke s kontinuierlich mit konstanter Geschwin­ digkeit verfahren. In Abhängigkeit von dem optischen Wegunter­ schied des vom feststehenden Reflektor 20 reflektierten Teil­ strahles und vom beweglichen Reflektor 22 reflektierten Teil­ strahles entsteht entsprechend ein Interferogramm, das vom Ar­ ray-Detektor 28 aufgenommen wird.

Der Array-Detektor 28 detektiert somit die von der Probe 24 durchgelassene Intensität in Abhängigkeit der Ortskoordinate des beweglichen Reflektors 22, wobei diese ortsabhängige Inten­ sitätsverteilung anschließend in einer nicht dargestellten Rechnereinheit durch eine mathematische Fourier-Transformation in eine wellenzahlabhängige Intensitätsverteilung, d. h. in das aufzunehmende Spektrum umgerechnet wird.

Die ortsabhängige Detektion der Intensitätsverteilung erfolgt jedoch nicht an beliebigen kontinuierlichen Positionskoordina­ ten des beweglichen Reflektors 22, sondern lediglich an diskre­ ten Positionskooordinaten bzw. Wegpunkten s₁, s₂, . . ., s_n, des beweglichen Reflektors 22.

Um die diskreten Wegpunkte s₁, s₂, . . ., s_n vorzubestimmen bzw. zu eichen, wird eine monochromatische weitere Lichtquelle 30 verwendet, beispielsweise ein Helium-Neon-Laser mit einer mono­ frequenten Emission. Das von der Lichtquelle 30 emittierte Licht wird ebenfalls in das Interferometer 16 eingekoppelt und von einem weiteren Detektor 32 detektiert. Beim Verfahren des beweglichen Reflektors 22 wird von dem Detektor 32 aufgrund der Einmodigkeit des von der Lichtquelle 30 emittierten Lichtes ei­ ne sinusförmige Intensitätsverteilung bzw. ein sinusförmiges Interferogramm detektiert. Die Nulldurchgänge dieses Si­ nussignals oder ein Vielfaches davon dienen dann zur Festlegung der diskreten Wegpunkte s₁, s₂, . . ., s_n, an denen jeweils die Pixel oder Voxel des Array-Detektors 28 vollständig ausgelesen werden.

Die Anzahl n an vorbestimmten diskreten Wegpunkten s₁, s₂, . . ., s_n ist in der Regel groß und wird durch die Länge der Wegstrec­ ke s, über die der bewegliche Reflektor 22 verfahrbar ist, wo­ bei mit zunehmender Wegstrecke s die spektrale Auflösung des aufzunehmenden Spektrums verbessert wird, und andererseits durch den Abstand der Wegpunkte s₁, s₂, . . ., s_n bestimmt, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Wegpunkten den maximalen Wellenzahlenbereich des Spektrums festlegt, und zwar derart, daß je kleiner der Abstand zwischen jeweils benachbarten der Wegpunkte s₁, s₂, . . ., s_n ist, desto größer der Wellenzahlenbe­ reich ist.

Zur Aufnahme eines Spektrums wird der bewegliche Reflektor 22, beispielsweise beginnend bei der Reflektorposition bzw. dem Wegpunkt s₁ in Richtung eines Pfeiles 34 verfahren.

Nun wird der Array-Detektor 28 jedoch nicht an unmittelbar auf­ einanderfolgenden Wegpunkten s₁, s₂, . . ., s_n sequentiell ausge­ lesen, sondern der Array-Detektor 28 wird an jeweils nicht be­ nachbarten, durch zumindest jeweils einen dazwischenliegenden Wegpunkt s_i getrennten Wegpunkten s_d des beweglichen Reflektors 22 ausgelesen. Entsprechend wird der bewegliche Reflektor 22 zumindest zweimal über die Wegstrecke s verfahren und der Ar­ ray-Detektor 28 wird beim zweiten oder ggf. nochmaligen Verfah­ ren des beweglichen Reflektors 22 über die Wegstrecke s an den Wegpunkten s_i ausgelesen.

Das FT-Spektrometer 10 weist dazu eine entsprechende Steue­ rung zum Verfahren des Reflektors 22 und Auslesen des Array- Detektors 28 auf.

Es versteht sich, daß es im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist, daß beim Verfahren des beweglichen Reflektors 22 über die Wegstrecke s stets eine gleiche Anzahl von dazwi­ schenliegenden Wegpunkten s_i ausgelassen wird, an denen der Ar­ ray-Detektor 28 nicht ausgelesen wird.

Jedoch ist es bevorzugt, wenn beim Verfahren des beweglichen Reflektors 22 zwischen jeweils zwei Wegpunkten s_d die gleiche Anzahl an dazwischenliegenden Wegpunkten s_i ausgelassen wird, an denen zunächst keine Auslesung des Array-Detektors 28 er­ folgt.

Bei dieser bevorzugten Variante wird der Array-Detektor 28 beim ersten Verfahren des beweglichen Reflektors 22 über die Weg­ strecke s an Wegpunkten s₁, s_1+m, s_1+2m, . . ., s_n-m+1, beim zumindest zweiten Verfahren entlang der Wegstrecke s an Wegpunkten s₂, s_2+m, s_2+2m, . . ., s_n-m+2 und beim m-ten Verfahren über die Weg­ strecke s an Wegpunkten s_m, s_2m, . . ., s_n ausgelesen, wobei 1 < m < n und n : m eine ganze Zahl ist.

In Fig. 2 ist ein Scan-Schema für n = 16 und m = 4 dargestellt. Fig. 2 ist ein Weg-Zeit-Diagramm für den beweglichen Reflektor 22, wobei auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Wegstrecke s aufgetragen ist. Die vorbestimmten diskreten Weg­ punkte sind mit s₁ bis s₁₆ bezeichnet und in dem Diagramm mit kleinen und großen Kreisen dargestellt. An den mit kleinen Kreisen dargestellten Wegpunkten s_i wird der Array-Detektor 28 jeweils nicht ausgelesen, während der Array-Detektor 28 an den mit großen Kreisen bezeichneten Wegpunkten s_d ausgelesen wird.

Beginnend bei der Zeit t₀ wird der bewegliche Reflektor aus seiner Position bzw. dem Wegpunkt s₁ verfahren, wobei an dem Wegpunkt s₁ das vorliegende Meßsignal aus dem Array-Detektor 28 ausgelesen bzw. abgespeichert wird. Der bewegliche Reflektor 22 wird kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit in. Richtung des Pfeiles 34 in Fig. 1 verfahren. An den Wegpunkten s₂, s₃ und s₄ erfolgt dann keine Auslesung des Array-Detektors 28, sondern erst, wenn der bewegliche Reflektor 22 den Wegpunkt s₅ erreicht hat. Die Zeit t, die der bewegliche Reflektor 22 beim Verfahren zwischen den Wegpunkten s₁ und s₅ benötigt hat, steht dem Array-Detektor 28 für die Datenübertragung zur Verfügung.

Beim ersten Verfahren des beweglichen Reflektors 22 entlang der Wegstrecke s wird somit der Array-Detektor 28 an den Wegpunkten s₁, s₅, s₉ und s₁₃ ausgelesen.

Nach Erreichen des Wegpunktes s₁₆, an dem beim ersten Verfahren des beweglichen Reflektors 22 der Array-Detektor 28 nicht aus­ gelesen wird, wird der bewegliche Reflektor 22 in Richtung ei­ nes Pfeiles 36 in Fig. 1 in die dem Wegpunkt s₁ entsprechende Ausgangsstellung zurückgefahren, wobei das Zurückfahren des be­ weglichen Reflektors 22 mit höherer Geschwindigkeit erfolgt als das Verfahren des beweglichen Reflektors 22 zum Auslesen des Array-Detektors 28, wie aus der Weg-Zeit-Darstellung in Fig. 2 hervorgeht. Beim zweiten Verfahren des beweglichen Reflektors 22 entlang der Wegstrecke s wird der Array-Detektor 28 nunmehr an den Wegpunkten s₂, s₆, s₁₀ und s₁₄ des beweglichen Reflektors 22 ausgelesen, usw. Da bei dem in Fig. 2 dargestellten Scan- Schema der Array-Detektor 28 nur an jedem vierten Wegpunkt s_d ausgelesen wird (m = 4), muß der bewegliche Reflektor 22 entspre­ chend viermal entlang der Wegstrecke s zum Auslesen des Array- Detektors 28 verfahren werden.

Anstatt den beweglichen Reflektor 22 nach Erreichen des Weg­ punktes s₁₆ jedesmal in die Ausgangsposition entsprechend dem Wegpunkt s₁ zurückzufahren und den Array-Detektor 28 nur in ei­ ner Verfahrrichtung (Pfeil 34) des beweglichen Reflektors 22 auszulesen, kann auch in Betracht gezogen werden, den Array- Detektor 28 in beiden Verfahrrichtungen des beweglichen Reflek­ tors 22 auszulesen, wobei es dann jedoch erforderlich ist, den beweglichen Reflektor 22 in beiden Verfahrrichtungen mit glei­ cher Verfahrgeschwindigkeit zu bewegen.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der bewegliche Reflektor 22 mit einer für eine nicht oder nur wenig störanfäl­ lige Bewegung geeigneten Geschwindigkeit im Bereich von etwa 4 bis 6 cm/s, vorzugsweise etwa 5 cm/s bewegt werden, selbst wenn der verwendete Array-Detektor 28 eine Datenrate besitzt, die bei einem sequentiellen aufeinanderfolgenden Anfahren der ein­ zelnen Wegpunkte s₁, . . ., s_n eine derartig hohe Verfahrge­ schwindigkeit nicht erlauben würde, da dem Array-Detektor 28 durch das Auslassen von dazwischenliegenden Wegpunkten s_i genü­ gend Zeit für die Datenübertragung zur Verfügung steht. Die Zahl m wird dabei in Abhängigkeit der Datenrate des Array- Detektors 28 gewählt, und zwar gerade nur so groß, daß zwischen zwei Wegpunkten s_d und s_d+m so viele Wegpunkte s_i ausgelassen werden, daß das Auslesen der kompletten Datenmenge an dem Weg­ punkt s_d aus dem Array-Detektor 28 vollständig erfolgt ist.

Claims (9)

1. Verfahren zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums, insbesondere Infrarot (IR)-Spektrums, einer Probe (24) mittels eines Fourier-Transform (FT)-Spektrometers (10), bei dem von einer Lichtquelle (12) emittiertes Licht einem Interferometer (16) zugeführt, auf die Probe (24) gerich­ tet und von einem Array-Detektor (28) detektiert wird, wo­ bei ein beweglicher Reflektor (22) des Interferometers (16) über eine Wegstrecke (s) verfahren wird und der Ar­ ray-Detektor (28) jeweils an einer Anzahl (n) von vorbe­ stimmten diskreten Wegpunkten s₁, . . ., s_n der Wegstrecke (s) ausgelesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Array- Detektor (28) beim Verfahren des beweglichen Reflektors (22) über die Wegstrecke (s) an jeweils nicht benachbar­ ten, durch zumindest jeweils einen dazwischenliegenden Wegpunkt s_i getrennten Wegpunkten s_d ausgelesen wird, und daß der bewegliche Reflektor (22) zumindest zweimal über die Wegstrecke (s) verfahren wird, wobei der Array- Detektor (28) beim zweiten oder weiteren nochmaligen Ver­ fahren über die Wegstrecke (s) an den Wegpunkten s_i ausge­ lesen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Array-Detektor (28) beim ersten Verfahren über die Weg­ strecke (s) an Wegpunkten s₁, s_1+m, s_1+2m, . . ., s_n-m+1, beim zumindest zweiten Verfahren entlang der Wegstrecke (s) an Wegpunkten s₂, s_2+m, s_2+2m, . . ., s_n-m+2 und beim m-ten Verfah­ ren über die Wegstrecke (s) an Wegpunkten s_m, s_2m, . . ., s_n ausgelesen wird, wobei 1 < m < n und n : m eine ganze Zahl ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß m in Abhängigkeit einer Datenrate des Array-Detektors (28) gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Array-Detektor (28) in beiden Ver­ fahrrichtungen des beweglichen Reflektors (22) ausgelesen wird.

5. Verfähren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Array-Detektor (28) nur in einer der Verfahrrichtungen des beweglichen Reflektors (22) ausgele­ sen wird, wobei der Reflektor (22) nach jedem Verfahren über die Wegstrecke (s) in eine Ausgangsposition zurückge­ fahren wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (22) mit einer Geschwindigkeit zurückgefahren wird, die höher ist als die Geschwindigkeit beim Verfahren zum Auslesen des Array-Detektors (28).

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (22) beim Verfahren zum Auslesen des Array-Detektors (28) kontinuierlich mit kon­ stanter Geschwindigkeit verfahren wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reflektor (22) mit einer Geschwin­ digkeit im Bereich von etwa 4 bis 6 cm/s, vorzugsweise et­ wa 5 cm/s, verfahren wird.

9. Fourier-Transform (FT)-Spektrometer zur Aufnahme eines ortsaufgelösten Spektrums, insbesondere IR-Spektrums, einer Probe, insbesondere zur Durchführung eines Verfah­ rens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer Licht­ quelle (12), einem Interferometer (16) und einem Array- Detektor (28), wobei das Interferometer (16) einen beweg­ lichen Reflektor (22) aufweist, der über eine Wegstrecke (s) verfahrbar ist, und mit einer mit dem Array-Detektor (28) in Wirkverbindung stehenden Steuerung, um den Array- Detektor (28) jeweils an einer Anzahl (n) von vorbestimm­ ten diskreten Wegpunkten s₁, . . ., s_n der Wegstrecke (s) aus­ zulesen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so aus­ gebildet ist, daß der Array-Detektor (28) beim Verfahren des beweglichen Reflektors (22) über die Wegstrecke (s) an jeweils nicht benachbarten, durch zumindest jeweils einen dazwischenliegenden Wegpunkt s_i getrennten Wegpunkten s_d ausgelesen wird, und daß der bewegliche Reflektor (22) zu­ mindest zweimal über die Wegstrecke (s) verfahren wird, wobei der Array-Detektor (28) beim zweiten oder weiteren nochmaligen Verfahren über die Wegstrecke (s) an den Weg­ punkten s_i ausgelesen wird.