DE19636711B4

DE19636711B4 - Verbesserungen an oder bezüglich Spektrometern

Info

Publication number: DE19636711B4
Application number: DE19636711A
Authority: DE
Inventors: Miles John Padgett; Johannes Courtial; Wilson St Andrews Sibbett; Brett Alexander Norwood Patterson
Original assignee: University of St Andrews
Current assignee: University of St Andrews
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2016-09-11
Also published as: GB2305257B; US5774215A; DE19636711A1; GB2305257A; GB9518603D0

Abstract

Fourier-Transformations-Spektrometer, enthaltend einen ersten und einen zweiten Polarisator,
ein zwischen dem ersten und dem zweiten Polarisator angeordnetes doppelbrechendes optisches Bauteil
sowie eine Detektoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polarisationsachsen des ersten und des zweiten Polarisators in etwa unter 45° zu den optischen Achsen des doppelbrechenden optischen Bauteils ausgerichtet sind
das doppelbrechende optische Bauteil einen ersten und einen zweiten doppelbrechenden Keil aufweist, die aneinandergrenzend nebeneinandergestellt sind,
und bei welchem die optische Achse des ersten Keils unter einem Winkel geneigt ist, der durch Ebenen senkrecht zu einer optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils begrenzt ist,
und bei welchem die optische Achse des zweiten Keils im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils verläuft, wodurch durch den ersten Polarisator polarisiertes Licht einer ausgedehnten Quelle in zwei orthogonal polarisierte Strahlen aufgeteilt wird, die im ersten Keil auseinanderlaufenden Wegen folgen,
und wodurch die beiden Strahlen nach dem...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fourier-Transformations-Spektrometer, die verwendet werden, um Daten zu erzeugen, die zum Spektrum einer Lichtquelle gehören. Sie betrifft insbesondere aber nicht ausschließlich Fourier-Transformations-Spektrometer, die verwendet werden können, um die Anwesenheit eines speziellen Gases oder einer speziellen Flüssigkeit in Abhängigkeit vom Spektrum des Lichts nachzuweisen, das das Gas oder die Flüssigkeit durchlaufen hat.
Die Erfassung spezieller Gase oder Flüssigkeiten ist eine wichtige Erfordernis bei manchen Veredelungs- und Herstellungsverfahren. Diese Erfordernis kann beispielsweise in der Erfassung schädlicher Nebenprodukte bestehen, die infolge solcher Verfahren erzeugt werden können.
Eine bekannte Technik zum Nachweisen der Anwesenheit eines Gases oder einer Flüssigkeit besteht darin, ein Spektrometer zu verwenden, um Daten zu erzeugen, die zum Spektrum des in das Spektrometer eintretenden Lichts gehören, nachdem es durch das Gas oder die Flüssigkeit hindurchgelaufen ist, da ein Gas oder eine Flüssigkeit durch eine spezielle absorbierte Lichtfrequenz oder durch spezielle absorbierte Lichtfrequenzen gekennzeichnet sein kann. Es ist durch Vergleichen der zum Lichtspektrum gehörenden Daten in Abwesenheit des Gases oder der Flüssigkeit mit den Daten in deren Anwesenheit möglich, das Gas oder die Flüssigkeit nachzuweisen. Es ist weiterhin bei Kenntnis der Frequenz des von einem speziellen Gas oder einer speziellen Flüssigkeit absorbierten Lichts möglich, das nachgewiesene Gas oder die nachgewiesene Flüssigkeit zu identifizieren.
Bis vor kurzem waren Fourier-Transformations-Spektrometer zerbrechliche und teure Geräte, die die Verwendung von mit engen Toleranzen hergestellten optischen Bauteilen erforderten. Dies liegt daran, daß diese Spektrometer auf dem Michel son-Interferometer beruhten. Das Michelson-Interferometer bildet ein Interferogramm einer Punktlichtquelle und ist mit einer Einrichtung versehen, um zwei von der Punktlichtquelle abgeleitete kohärente Lichtstrahlen miteinander zur Interferenz zu bringen. Durch Ändern der Wegdifferenz zwischen den beiden Strahlen wird ein Interferogramm gebildet, das eine Intensitäts-Autokorrelation der Lichtquelle repräsentiert. Eine Fourier-Transformation des Interferogramms führt zur Erzeugung von Daten, die zum Spektrum der Lichtquelle gehören.
Die Wegdifferenz zwischen den beiden Lichtstrahlen wird durch eine mechanische Bewegung optischer Bauteile erreicht, wodurch ein Michelson-Interferometer zerbrechlich und daher für die vorhergehend erwähnten industriellen Anwendungen ungeeignet wird. Es wurden jedoch kürzlich bekanntgewordene Fortschritte zur Entwicklung eines Fourier-Transformations-Spektrometers durch Verwendung doppelbrechender optischer Bauteile erzielt, indem eine Einrichtung zum Bilden eines Interferogramms ohne eine mechanische Bewegung aufgenommen wurde. Ein solches Fourier-Transformations-Spektrometer ist in der US-Patentschrift 4 732 481 beschrieben, deren Erfinder Matsui u.a. sind. Dieses Patent wird nachfolgend als Matsui-Patent bezeichnet.
Wie Fachleuten bekannt ist, weist ein doppelbrechendes Material die Eigenschaft auf, daß ein in das Material eintretender unpolarisierter Lichtstrahl dadurch, daß sich eine der beiden Komponenten schneller durch das doppelbrechende Material bewegt als die andere, in zwei orthogonal polarisierte Komponenten aufgeteilt wird, die als ordentliche bzw. außerordentliche Komponente bekannt sind.
Im Matsui-Patent ist ausgeführt, daß ein Fourier-Transformations-Spektrometer mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Interferogramms versehen sein kann, wobei ein doppelbrechendes optisches Bauteil mit einem Wollaston-Prisma verwendet wird, welches benutzt wird, um einen Lichtstrahl in zwei Komponenten aufzuteilen, die sich bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch das Wollaston-Prisma bewegen und die auseinanderlaufenden Wegen folgen, wenn sie das Prisma verlas sen. Durch das Wollaston-Prisma wird das Spektrometer mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Wegdifferenz zwischen den beiden Lichtstrahlen versehen, wobei keine mechanische Bewegung der optischen Bauteile erforderlich ist.
Wie Fachleuten bekannt ist, ist ein Wollaston-Prisma ein optisches Bauteil, das zwei aneinandergrenzend nebeneinandergestellte Keile aus einem doppelbrechenden Material aufweist, wobei das Licht im ersten der beiden Keile in einen ordentlich und einen außerordentlich polarisierten Strahl aufgeteilt wird, die im ersten doppelbrechenden Keil einem gemeinsamen Weg folgen, die jedoch dort, wo sie auf eine Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Keil treffen, unter gleichen und entgegengesetzten Winkeln bezüglich des Weges auseinanderlaufen. Der ordentliche und der außerordentliche Strahl treten also auseinanderlaufenden Wegen folgend aus dem zweiten Keil des Wollaston-Prismas aus.
Beim Matsui-Patent wird das aus dem Wollaston-Prisma austretende Licht durch einen zweiten Polarisator geschickt, wodurch die Bereitstellung ähnlich polarisierter Strahlen erleichtert wird, die miteinander interferieren können. Um jedoch ein Interferogramm zu bilden, muß eine Linse verwendet werden, um die Lichtstrahlen auf eine Ebene zu fokussieren, in der sich ein Detektor befindet.
Ein Nachteil des im Matsui-Patent offenbarten Spektrometers besteht darin, daß zur Bildung des Interferogramms eine Linse verwendet wird. Dies liegt daran, daß die Linse um wirksam zu sein, im Vergleich zu anderen optischen Bauteilen aus denen das Spektrometer hergestellt ist, eine relativ lange Brennweite haben muß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Spektrometer für eine Verwendung mit einer ausgedehnten Lichtquelle ungeeignet ist.
Wie Fachleuten bekannt ist, weist durch eine Blende hindurchtretendes Licht von einer ausgedehnten Lichtquelle Lichtstrahlen auf, die mehrere von einer Ebene, in der sich die Blende befindet, begrenzte Einfallswinkel aufweist, während Licht von einer Punktquelle Lichtstrahlen aufweisen, bei denen der gleiche Einfallswinkel von der Blendenebene begrenzt wird.
Ein optisches Instrument, das mit einer Einrichtung zum Verwenden von Licht von einer ausgedehnten Quelle versehen ist, weist den Vorteil auf, daß die Menge des Lichts von dieser Quelle, die das Instrument verwenden kann, erheblich größer ist als die Menge, die von einem optischen Instrument verwendet werden kann, das nur Licht von einer Punktquelle verwerten kann.
Eine weitere bekannte Entwicklung des Fourier-Transformations-Spektrometers besteht darin, ein zweites doppelbrechendes optisches Bauteil zu verwenden, um zu bewirken, daß aus einem ersten Wollaston-Prisma austretendes auseinanderlaufendes Licht auf einem Detektor zusammengeführt wird, wodurch eine Linse mit einer langen Brennweite überflüssig gemacht wird. Ein solches Fourier-Transformations-Spektrometer ist in unserer anhängigen Patentanmeldung 095/02171 A1 offenbart, auf die hiermit verwiesen sei. Die Verwendung eines zweiten doppelbrechenden Bauteils führt zu einer erheblichen Verringerung der Größe des Fourier-Transformations-Spektrometers. Weiterhin ist es wahrscheinlich, daß die Kosten eines geeigneten doppelbrechenden optischen Bauteils verglichen mit denen einer geeigneten Linse relativ gering sind. Ein weiterer Vorteil unseres verbesserten Spektrometers besteht darin, daß es die Bildung eines Interferogramms des Lichts einer ausgedehnten Lichtquelle erleichtert, da es ein erweitertes Gesichtsfeld aufweist.
Wie Fachleuten bekannt ist, bezeichnet der Begriff Gesichtsfeld den maximalen Bereich in einer gegebenen Entfernung, der durch ein optisches Instrument gesehen werden kann. Das Gesichtsfeld ist ein wichtiger Faktor bei der Konstruktion eines optischen Instruments, da es die Lichtmenge von einer verfügbaren Quelle und den maximalen Einfallswinkel des Lichts, welche das Instrument verwenden kann, bestimmt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fourier-Transformations-Spektrometer mit einem verbesserten Gesichtsfeld zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fourier-Transformations-Spektrometer vorgesehen, das einen ersten und einen zweiten Polarisator, ein zwischen dem ersten und dem zweiten Polarisator angeordnetes doppelbrechendes optisches Bauteil sowie eine Detektoreinrichtung aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Polarisationsachsen des ersten und des zweiten Polarisators in etwa unter 45° zu den optischen Achsen des doppelbrechenden optischen Bauteils ausgerichtet sind und daß der Aufbau des doppelbrechenden optischen Bauteils derart ist, daß durch den ersten Polarisator polarisiertes Licht einer ausgedehnten Quelle durch das doppelbrechende optische Bauteil in auseinanderlaufende Strahlen aufgeteilt wird und daraufhin durch dieses Bauteil zusammengeführt wird, so daß das Licht nach dem Durchlaufen des zweiten Polarisators ein Interferogramm in einer Ebene bildet, in der sich die Detektoreinrichtung befindet.
Auf diese Weise wird ein Interferogramm des Lichts der ausgedehnten Quelle ohne eine Einrichtung aus einer Linse oder einem zweiten doppelbrechenden optischen Bauteil gebildet.
Wie Fachleuten verständlich sein wird, besteht ein Weg des Erweiterns des Gesichtsfelds eines Fourier-Transformations-Spektrometers, das auf doppelbrechenden optischen Bauteilen beruht, darin, die optische Dicke der doppelbrechenden optischen Bauteile zu verringern. Wie vorhergehend erklärt wurde, weisen bekannte Fourier-Transformations-Spektrometer doppelbrechende optische Bauteile auf, die den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl trennen, so daß sie auseinanderlaufenden Wegen folgen, wodurch eine Linse oder ein zweites doppelbrechendes Bauteil erforderlich wird, um die Strahlen zusammenzuführen. Durch Verwenden eines doppelbrechenden optischen Bauteils, das die Strahlen in auseinanderlaufende Wege aufteilt und das die Strahlen daraufhin nach dem Durchlaufen des doppelbrechenden optischen Bauteils zusammenführt, wird ein zweites doppelbrechendes optisches Bauteil oder eine Linse zur Bildung des Interferogramms überflüssig gemacht. Die optische Dicke des sich ergebenden Fourier-Transformations-Spektrometers ist daher erheblich verringert, wodurch das Gesichtsfeld verbessert wird und die Kosten des Spektrometers möglicherweise verringert werden.
Das doppelbrechende optische Bauteil kann einen ersten und einen zweiten doppelbrechenden Keil aufweisen, die aneinandergrenzend nebeneinandergestellt sind, wobei die optische Achse des ersten Keils unter einem Winkel geneigt ist, der durch Ebenen senkrecht zu einer optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils begrenzt ist, und wobei die optische Achse des zweiten Keils im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils verläuft, wodurch das Licht in zwei orthogonal polarisierte Strahlen aufgeteilt wird, die im ersten Keil auseinanderlaufenden Wegen folgen, und wodurch die beiden Strahlen nach dem Durchlaufen des zweiten Keils zusammengeführt werden, so daß sie in der Ebene hinter dem doppelbrechenden optischen Prisma zusammengeführt werden, wo sich der Detektor befindet.
Wie Fachleuten bekannt ist, ist die optische Achse eines doppelbrechenden Kristalls die Achse, entlang der sich Licht bei einer Geschwindigkeit ausbreitet, die unabhängig von der Polarisation des Lichtes ist. Der Begriff optische Achse sei hiermit als eine gedachte Referenzlinie zwischen zwei Punkten festgelegt, von denen sich einer auf der Vorderseite und der andere auf der Rückseite eines optischen Bauteils befindet.
Die Ebene, in der sich die Detektoreinrichtung befindet, kann unter einem Winkel geneigt sein, der durch Ebenen begrenzt wird, die senkrecht zur optischen Achse des doppelbrechenden Bauteils verlaufen.
Die Detektoreinrichtung kann aus mehreren Detektoren bestehen, die zusammenwirkend der Erzeugung von Daten dienen, die zu einem Interferogramm gehören.
Die Detektoreinrichtung kann aus einer linearen Detektoranordnung bestehen.
Die Detektoreinrichtung kann eine Kamera sein.
Die Kamera kann eine CCD-Kamera sein.
Die Kamera kann eine Fernsehkamera sein.
Das Fourier-Transformations-Spektrometer kann weiterhin eine auf die Detektoreinrichtung ansprechende Datenverarbeitungseinheit aufweisen, um gemäß einer Fourier-Transformation des von der Detektoreinrichtung erfaßten Interferogramms zum Spektrum des in das Spektrometer eintretenden Lichts gehörende Daten zu erzeugen, wobei ein Datenspeicher an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossen ist, um die zu dem Spektrum gehörenden Daten zu speichern und um weitere Daten zu speichern, die zu vorgegebenen Lichtspektren gehören, wodurch eine Identifikation eines speziellen Gases oder einer speziellen Flüssigkeit, durch das oder durch die das in das Spektrometer eintretende Licht hindurchgetreten ist, durch Vergleichen der zu diesem Spektrum gehörenden Daten mit den weiteren Daten erleichtert wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun ausschließlich als Beispiel dienend Bezug nehmend auf die begleitende Zeichnung beschrieben, in der:
1 ein etwas schematisches Diagramm eines doppelbrechenden optischen Bauteils ist,
2a ein etwas schematisches Diagramm eines zum Identifizieren eines speziellen Gases oder einer speziellen Flüssigkeit verwendeten Fourier-Transformations-Spektrometers ist,
2b eine etwas skizzenhafte Darstellung eines auf einem Detektor des in 2a dargestellten Fourier-Transformations-Spektrometers gebildeten Interferogramms ist.
Ein Fourier-Transformations-Spektrometer gemäß der vorliegenden Erfindung kann aus einem doppelbrechenden optischen Bauteil hergestellt werden, wie in 1 dargestellt ist. Das in 1 dargestellte doppelbrechende optische Bauteil 1 weist 2 aneinandergrenzend nebeneinandergestellte doppelbrechende Keile 2 und 3 auf. Diese beiden Keile 2 und 3 können auf einem geeigneten doppelbrechenden optischen Material wie Kalzit, Rutil, Quartz oder Lithiumniobat hergestellt sein. Der doppelbrechende Keil 2 ist so hergestellt, daß seine optische Achse unter einem Winkel geneigt ist, der durch eine senkrecht zur optischen Achse 4 des doppelbrechenden optischen Bauteils 1 verlaufenden Ebene begrenzt wird. Die Orientierung der optischen Achse des ersten doppelbrechenden Keils 2 ist durch einen Pfeil 5 angedeutet. Der zweite doppelbrechende Keil ist so hergestellt, daß seine optische Achse senkrecht zur optischen Achse 4 des doppelbrechenden optischen Bauteils 1 ver läuft. Dies ist durch das Zeichen 6 angedeutet, das im zweiten doppelbrechenden Keil 3 dargestellt ist.
Wie Fachleuten bekannt ist, weist das Zeichen 6 darauf hin, daß die Orientierung der optischen Achse eines optischen Bauteils senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
Wie bereits erklärt wurde, polarisiert ein doppelbrechendes Material einfallendes Licht in zwei orthogonale Komponenten, die als ordentliche und außerordentliche Komponente bezeichnet werden. Die Wirkung der Herstellung der beiden doppelbrechenden Keile 2 und 3 in der vorhergehenden Weise besteht darin, daß ein auf den ersten Keil 2 fallender Lichtstrahl 7 in zwei Wege 8 und 9 getrennt wird, wobei die ordentliche Komponente dem einen folgt und die außerordentliche Komponente dem anderen folgt. Nach dem Durchlaufen des ersten doppelbrechenden Keils 2 fällt dem ersten der beiden Wege 8 folgendes Licht an einem Punkt 11 zwischen dem ersten doppelbrechenden Keil 2 und dem zweiten doppelbrechenden Keil 3 auf die Grenzfläche 10, während dem zweiten der beiden Wege 9 folgendes Licht an einem zweiten Punkt 12, der vom ersten Punkt 11 getrennt und gegenüber diesem versetzt ist, auf die Grenzfläche 10 fällt.
Infolge des Aufbaus des optischen Bauteils 1 ist die Grenzfläche 10 zwischen den beiden doppelbrechenden Keilen 2 und 3 unter einem Winkel geneigt, der durch eine senkrecht zur optischen Achse 4 des doppelbrechenden Bauteils 1 verlaufende Ebene begrenzt wird. Dies führt zur Phasendifferenz zwischen den den beiden Wegen 8 und 9 folgenden Lichtstrahlen, die sich im Verhältnis zum Abstand d zwischen dem Punkt 13, an dem der Lichtstrahl 7 auf den ersten doppelbrechenden Keil 2 fällt und der optischen Achse 4 des optischen Bauteils 1 ändert.
Den beiden Wegen 8 und 9 folgendes Licht erfährt an den Punkten 11 und 12 eine Ablenkung, was ein Zusammenlaufen des Lichts, das den beiden Wegen folgt, nach dem Durchlaufen des zweiten Keils 3 bewirkt. Das doppelbrechende optische Bauteil 1 ist daher so aufgebaut, daß durch das optische Bauteil 1 hindurchlaufendes Licht eine lokale Streifenebene hinter dem Bauteil 1 bildet, falls die Polarisation der beiden Lichtstrahlen in der Streifenebene gleich ist.
Ein Fourier-Transformations-Spektrometer mit dem doppelbrechenden Bauteil 1 ist in 2a dargestellt, wobei die Teile des doppelbrechenden optischen Bauteils, die in 1 dargestellt sind, dieselben Bezugszahlen aufweisen. Das doppelbrechende Bauteil 1 ist in 2a als zwischen den beiden Polarisatoren 14 und 15 angeordnet dargestellt. Durch eine Blende 16 tretendes Licht wird durch den ersten der beiden Polarisatoren 14 polarisiert, so daß das polarisierte Licht, wenn es auf das doppelbrechende Bauteil 1 fällt, unter einem Winkel von 45° zur optischen Achse des ersten doppelbrechenden Keils 2 polarisiert ist.
Die Blende 16 ist durch ein Loch in einer das Spektrometer umgebenden Abschirmung gebildet. Gegenüberliegende Seiten 17 und 18 der Blende 16, die durch die Abschirmung gebildet sind, sind in 2a dargestellt. Die Blende 16 ist breit genug ausgebildet, um Licht von einer Quelle eintreten zu lassen, das sich aus Lichtstrahlen zusammensetzt, welche zahlreiche Einfallswinkel bezüglich einer die Blende 16 enthaltenden Ebene aufweisen. Wie bereits erklärt wurde, ist eine Quelle solchen Lichts als ausgedehnte Lichtquelle bekannt. Zur Veranschaulichung sind in 2a drei durch die Blende 16 fallende Lichtstrahlen 19, 20 und 21 dargestellt, die unterschiedliche Einfallswinkel aufweisen.
Nach dem Durchlaufen des Polarisators 14 durchlaufen die Lichtstrahlen 19, 20 und 21 das doppelbrechende optische Bauteil 1, das bewirkt, daß das Licht nach dem Durchlaufen des zweiten der beiden Polarisatoren 15 auf einem Detektor 23 eine lokale Streifenebene bildet. Der zweite Polarisator 15 polarisiert das aus dem doppelbrechenden Bauteil 1 austretende Licht derart, daß es unter 45° zur optischen Achse des zweiten Keils 3 steht. Die durch den zweiten Polarisator 15 erzeugte Polarisation erleichtert die Bereitstellung ähnlich polarisierter Strahlen, die auf dem Detektor 23 ein Interferogramm bilden.
Wie in 2a dargestellt ist, ist der Detektor 23 unter einem Winkel geneigt, der von senkrecht zur optischen Achse verlaufenden Ebenen begrenzt wird. Dies liegt an einem Herstellungsmerkmal des vorhergehend beschriebenen doppelbrechenden optischen Bauteils, das darin besteht, daß die durch das optische Bauteil gebildete lokale Streifenebene unter einem Winkel steht, der von einer Ebene begrenzt wird, die senkrecht zur optischen Achse des optischen Bauteils steht.
Das Interferogramm wird durch den Detektor 23 erfaßt, der mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Daten versehen ist, die das Interferogramm entsprechend der das Interferogramm bildenden Lichtintensität, die sich über den Detektor 23 ändert, repräsentieren. Diese Daten werden über einen Leiter 25 von einer Datenverarbeitungseinheit 24 aufgenommen, der eine Fourier-Transformation der Daten durchführt, wodurch eine Einrichtung bereitgestellt ist, um Daten zu erzeugen, die für das Spektrum des in das Spektrometer eintretenden Lichtes repräsentativ sind. Diese Daten können zur Betrachtung durch einen Bediener auf einer Anzeigeeinrichtung 26 dargestellt werden.
Wie bereits erklärt wurde, verläuft die Polarisation des durch den ersten Polarisator 14 und den zweiten Polarisator 15 laufenden Lichts unter einem Winkel von 45° zur optischen Achse des ersten doppelbrechenden Keils 2 bzw. des zweiten doppelbrechenden Keils 3. Diese Anordnung liefert eine Einrichtung, durch das die Intensität des Lichts in jedem der beiden Wege innerhalb des doppelbrechenden optischen Bauteils gleich ist. Dies liegt daran, daß das Licht dort, wo es in den ersten doppelbrechenden Keil 2 eintritt, in die ordentlich und die außerordentlich polarisierte Komponente polarisiert wird, deren eine parallel zur Orientierung der optischen Achse des Keils 2 verläuft, und deren andere unter 90° gegenüber dem Orientierungswinkel der optischen Achse polarisiert ist. Um zu gewährleisten, daß die ordentliche und die außerordentliche Komponente die gleiche Intensität aufweisen, muß der erste Polarisator das Licht unter 45° zur optischen Achse polarisieren. Um gleichermaßen eine Einrichtung bereitzustellen, durch die die beiden das Interferogramm bildenden Lichtkomponenten die gleiche Intensität aufweisen, muß der zweite Polarisator eine Polarisationsachse aufweisen, die unter 45° zu den beiden gleichphasigen Komponenten und der unter 90° zur optischen Achse des zweiten Keils 3 polarisierten Komponente steht.
Infolge der Anwesenheit der Gasprobe 22 vor der Blende 16 ist in das Spektrometer einfallendes Licht durch die Gasprobe 22 getreten. Das Lichtspektrum hat sich daher entsprechend der charakteristischen Frequenz oder den charakteristischen Frequenzen der durch die Gasprobe 22 absorbierten Lichtenergie verändert. Ein Datenspeicher 27 wird verwendet, um in Abwesenheit der Gasprobe 22 gemessene Daten zu speichern, die ein Referenz-Lichtspektrum repräsentieren. Das Spektrometer ist dadurch mit einer Einrichtung versehen, durch die die Datenverarbeitungseinheit 24 die Gasprobe 22 durch einen Vergleich des in Anwesenheit der Gasprobe 22 erfaßten Lichtspektrums mit dem des Referenzspektrums entsprechend der charakteristischen Frequenz des vom Gas absorbierten Lichts identifizieren kann.
In 2b ist eine Skizze eines Interferogramms dargestellt, die die Lichtverteilung über den Detektor 23 zeigt, wobei die Teile der Detektormatrix, die den in 2a dargestellten entsprechen, dieselben Bezugszahlen aufweisen. In 2b ist die Intensität des das Interferogramm bildenden Lichts in seiner Änderung über den Detektor 23 durch einen dunkel getönten grauen Bereich 28 wiedergegeben.
Der in den 2a und 2b dargestellte Detektor 23 weist eine lineare Matrix von Detektorelementen auf, deren jedes Daten erzeugt, die der Intensität des auf das jeweilige Element fallenden Lichts entsprechen. Es ist Fachleuten jedoch leicht verständlich, daß der Detektor 23 eine jegliche Detektoranordnung aufweisen kann, bei der mehrere Detektoren zusammenwirken, um das Interferogramm repräsentierende Daten zu erzeugen. Der Detektor 23 könnte gleichermaßen eine Kamera, wie beispielsweise eine CCD-Kamera oder eine Fernsehkamera sein.

Claims

Fourier-Transformations-Spektrometer, enthaltend einen ersten und einen zweiten Polarisator, ein zwischen dem ersten und dem zweiten Polarisator angeordnetes doppelbrechendes optisches Bauteil sowie eine Detektoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsachsen des ersten und des zweiten Polarisators in etwa unter 45° zu den optischen Achsen des doppelbrechenden optischen Bauteils ausgerichtet sind das doppelbrechende optische Bauteil einen ersten und einen zweiten doppelbrechenden Keil aufweist, die aneinandergrenzend nebeneinandergestellt sind, und bei welchem die optische Achse des ersten Keils unter einem Winkel geneigt ist, der durch Ebenen senkrecht zu einer optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils begrenzt ist, und bei welchem die optische Achse des zweiten Keils im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils verläuft, wodurch durch den ersten Polarisator polarisiertes Licht einer ausgedehnten Quelle in zwei orthogonal polarisierte Strahlen aufgeteilt wird, die im ersten Keil auseinanderlaufenden Wegen folgen, und wodurch die beiden Strahlen nach dem Durchlaufen des zweiten Keils zusammengeführt werden, so dass sie in der Ebene hinter dem doppelbrechenden optischen Prisma zusammengeführt werden, wo sich der Detektor befindet.
Fourier-Transformations-Spektrometer nach Anspruch 1, bei welchem die Ebene, in der sich die Detektoreinrichtung befindet, unter einem Winkel geneigt ist, der durch Ebenen begrenzt wird, die senkrecht zur optischen Achse des doppelbrechenden optischen Bauteils verlaufen.
Fourier-Transformations-Spektrometer nach Anspruch 2, bei welchem die Detektoreinrichtung mehrere Detektoren aufweist, die zusammenwirkend der Erzeugung von Daten dienen, die zu einem Interferogramm gehören.
Fourier-Transformations-Spektrometer, nach Anspruch 3, bei welchem die Detektoreinrichtung eine lineare Detektoranordnung aufweist.
Fourier-Transformations-Spektrometer nach Anspruch 3, bei welchem die Detektoreinrichtung Teil einer Kamera ist.
Fourier-Transformations-Spektrometer nach Anspruch 5, bei welchem die Kamera eine CCD-Kamera ist.
Fourier-Transformtions-Spektrometer nach Anspruch 5, bei welchem die Kamera eine Fernsehkamera ist.
Fourier-Transformations-Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches eine auf die Detektoreinrichtung ansprechende Datenverarbeitungseinheit aufweist, um gemäß einer Fourier-Transformation des von der Detektoreinrichtung erfassten Interferogramms zum Spektrum des in das Spektrometer eintretenden Lichts gehörende Daten zu erzeugen, wobei ein Datenspeicher an die Datenverarbeitungseinheit angeschlossen ist, um die zu dem Spektrum gehörenden Daten zu speichern und um weitere Daten zu speichern, die zu vorgegebenen Lichtspektren gehören, wodurch eine Identifikation eines speziellen Gases oder einer speziellen Flüssigkeit, durch das oder durch die das in das Spektrometer eintretende Licht hindurchgetreten ist, durch Vergleichen der zu diesem Spektrum gehörenden Daten mit den weiteren Daten erleichtert wird.