Спектрометричний прилад

Реферат: Спектрометричний прилад (38) містить скануючий інтерферометр (40, 42, 44) з променерозділювачем (40) для розподілу падаючого оптичного випромінювання на віддзеркалений промінь, що рухається траєкторією віддзеркаленого променя, та переданий промінь, що рухається траєкторією переданого променя; джерело монохроматичного оптичного випромінювання (52) для запуску еталонного променя в інтерферометр (40, 42, 44) уздовж першої траєкторії розходження (14; 62), щоб він спочатку попадав на першу передню поверхню (4'; 40') променерозділювача (4; 40); джерело обстежувального оптичного випромінювання (46) для запуску обстежувального променя (64) в інтерферометр (4, 6, 8) уздовж другої траєкторії розходження (66), щоб він спочатку попадав на першу передню поверхню (40') променерозділювача (40) і схрестився з еталонним променем на першій передній поверхні (40'); де джерела випромінювання (52; 46) взаємодіють, утворюючи перший кут (θ) між відповідно першою (62) і другою (66) траєкторіями розходження при начальному і одночасному падінню на першу передню поверхню (40'), який є більшим півкута відхилення (α) обстежувального променя 64. UA 111063 C2 (12) UA 111063 C2 UA 111063 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується спектрометричного приладу, який включає скануючий інтерферометр, зокрема - скануючий інтерферометр, що працює за принципом Міхельсона або за принципом, що походить від нього (у даному описі іменується як інтерферометр "типу Міхельсона"). Відомі скануючі інтерферометри, такі як інтерферометри типу Міхельсона, зазвичай включають променерозділювач (що типово включає також компенсатор) і два або більше рефлекторів, таких як дзеркала або ретро - рефлектори, причому щонайменше один із рефлекторів виконаний з можливістю взаємного переміщення. Колімуючі лінзи або інша оптика можуть також бути об'єднані з інтерферометром, що не є обов'язковим для принципу його роботи, для якого суттєвим є наявність променерозділювача і відповідно рухомого рефлектора. Зрозуміло, що скануючий інтерферометр - це оптичний механізм, в якому промінь спочатку розділяється променерозділювачем на два компоненти, які далі рекомбінуються для інтерферування один з одним, після чого кожен при перехрещуванні приймає іншій напрямок руху, що розмежовується одним з пари відповідних рухомих рефлекторів. Інформацію можливо у подальшому отримати із спектрального складу інтерференції, що пов'язана із властивістю зразка, з яким взаємодіяв промінь. Якщо такий інтерферометр застосовується, наприклад, у спектрометричному приладі для оптичної спектроскопії, то обстежувальний промінь, який має відносно широкий спектр випромінювання щодо довжини хвилі, "запускається" в інтерферометр і падає на променерозділювач. У даному контексті термін "запускається" стосується променя, що передається з останнього оптичного елементу, яким може бути джерело світла, кінець волоконного світлодіода, лінза або інший оптичний елемент, що може вплинути на напрямок руху або на форму променя. Цей обстежувальний промінь розділяється у променерозділювачі в основному на дві частини рівної інтенсивності. Перший промінь відбивається променерозділювачем і проходить вздовж першого "рукава" інтерферометра до першого рефлектора, звідки він відбивається назад до променерозділювача. Другий промінь передається через променерозділювач і проходить вздовж другого "рукава" до другого рефлектора, від якого він також відбивається назад до променерозділювача і схрещується з першим віддзеркаленим променем. Запізнювання δ, - це різниця між довжинами оптичних траєкторій цих двох "рукавів", і, в залежності від запізнення кожної довжини хвилі спектрального джерела, може схрещуватись деструктивно або конструктивно, коли зворотне віддзеркалене світло в обох "рукавах" схрещується у променерозділювачі. Характер інтенсивності цього схрещення, інтерференція світла як функція запізнення відома під назвою інтерферограми. Інтерферограма записується детектором, коли один або більше рефлекторів пересуваються, створюючи циклічні відхилення відповідної оптичної траєкторії, і, звідси, різницю довжин циклічних оптичних траєкторій першого і другого променів. В результаті цього кожна довжина хвилі обстежуваного променя моделюється з різною частотою. Спектральну інформацію можна одержати з інтерферограми цього обстеження, виконавши кількісне обрахування перетворення Фур'є (FT). При запису інтерферограми обстеження, особливо при застосуванні так званого швидкісного методу Фур'є (Fast FT technique) відбір вихідних даних взаємодіючого детектора на точно рівновіддалених позиціях пересувного рефлектора є критичним для уникнення помилки. Стало вже усталеною практикою при спектроскопії Фур'є застосовувати монохроматичне джерело випромінювання з відомою довжиною хвилі λ, таке як лазер, для створення еталонного променя. Цей еталонний промінь використовують у скануючому інтерферометрі для визначення потрібних точно рівновіддалених позицій і, зокрема, один такий Фур'є - інтерферометр описано у US 6,654,125. Згідно вказаного джерела інформації еталонний промінь запускають у скануючий інтерферометр одночасно з обстежувальним променем і направляють його за траєкторією світла через оптичні компоненти інтерферометра; ця траєкторія в основному паралельна траєкторії спостережного променя. Так само, як і спостережний, еталонний промінь розподіляється у променерозділювачі на два промені приблизно рівної інтенсивності. Еталонна інтерферограма генерується двома віддзеркаленими частками еталонного променя після їхнього взаємного схрещення у промені і подальшого виявлення взаємодіючим детектором. Ця еталонна інтерферограма є синусоїдальною з періодом коливання навколо осі сповільнення δреr, яка безпосередньо співвідноситься із довжиною хвилі за формулою: δреr=λ/2 (1) Оскільки довжина хвилі еталонного променя точно відома, то періодично виникаючі характеристики, такі як нульові позиції схрещення еталонної інтерферографи, можуть бути 1 UA 111063 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використані для точного визначення прирісного зміщення та/або швидкості пересувного рефлектора в інтерферометрі. Таким чином можна точно визначити час відбору даних для спостережної інтерферограми. Проблема, пов'язана з дизайном відомого скануючого інтерферометра, полягає у тому, що запуск еталонного променя у інтерферометр або потребує додаткових оптичних компонентів, або перешкоджає руху обстежувального променя. Обстежувальний промінь можна запустити, наприклад, за допомогою перископних дзеркал або через отвір у будь-якій колімуючій оптиці для обстежувального променя. Але в обох випадках блокується частина обстежувального променя. З іншого боку, еталонний промінь можна запустити в інтерферометр дихроїчним дзеркалом, але це також призводить до зменшення загальної потужності обстежувального променя через інтерферометр, а також потребує місця на шляху обстежувального променя. Згідно з першим аспектом даного винаходу, пропонується спектрометричний прилад, який включає: скануючий інтерферометр з променерозділювачем для розподілення падаючого оптичного випромінювання на віддзеркалений та переданий промені; джерело монохроматичного оптичного випромінювання для запуску еталонного променя в інтерферометр на першу передню поверхню променерозділювача; джерело обстежувального оптичного випромінювання для запуску обстежувального променя в інтерферометр на першу передню поверхню променерозділювача і схрещення на ній з еталонним променем; де джерела випромінювання взаємодіють, утворюючи перший кут між траєкторіями двох променів, що розходяться, який є більшим пів-кута відхилення обстежувального променя у тій самій площині. Добре відомо, що будь-який промінь має кут відхилення, який характеризує міру його розширення з відстанню. Можна, наприклад, вважати, що кут між двома напрямками з протилежних боків осі променя світла паралельної траєкторії променя є в тій самій площині, що й вісь, у якій інтенсивність світла типово дорівнює встановленому відсотку еталонної інтенсивності. Якщо промінь був зведений лінзою або іншим фокусуючим елементом, очікуване відхилення можна обчислити відомими способом за двома параметрами: діаметром D променя у його найвужчій точці перед лінзою, і фокальною довжиною лінзи f. Пів-кут відхилення, як вказує його назва, є кут розміром у половину кута відхилення. Таким чином, вводячи еталонний та обстежувальний промені у інтерферометр так, що кут між напрямками їхнього розходження на першій передній поверхні променерозділювача, на яку вони обидва спочатку падають, є більшим, ніж пів-кут відхилення обстежувального променя у тій самій площині, маємо можливість запустити еталонний промінь ззовні обстежувального променя, щоб обидва вони схрестилися на першій передній поверхні променерозділювача без потреби будь-яких інших додаткових оптичних компонентів; не створюючи перепон на шляху обстежувального променя, а також без потреби збільшувати розмір променерозділювача та інших оптичних компонентів. Крім того, розходження траєкторій променів згідно з даним винаходом забезпечує просторову фільтрацію еталонного та обстежувального променів, що дозволяє створити прилад, завдяки якому фонове випромінювання у взаємодіючому детекторі від іншого променя може бути суттєво зменшене або навіть усунуте. Корисно застосувати комп'ютер для отримання спектральної інформації із спостережної інтерферограми, записаної взаємодіючим детектором, і спеціально адаптований для математичної компенсації помилок довжини хвилі, що попадають у спектральну інформацію через відносне розходження еталонного та обстежувального променів згідно з даним винаходом. Це коректування шкали довжин хвилі, яке застосовується у комп'ютері, забезпечує більшу точність вимірювань, здійснюваних за допомогою інтерферометра. Згідно із другим аспектом даного винаходу, пропонується метод роботи із спектрометричним приладом, який має скануючий інтерферометр за першим аспектом даного винаходу, включає етап одночасного запуску еталонного та обстежувального променів, що розходяться, у променерозділювач, так щоб вони обидва впали на його першу передню поверхню і щоб перший кут між їхніми оптичними траєкторіями був більшим половини кута відхилення обстежувального променя. У подальшому суть винаходу пояснюється прикладами його здійснення з посиланням на фігури, на яких: Фіг. 1 демонструє розріз у площині X/Y інтерферометра Міхельсона згідно з даним винаходом; Фіг. 2 - розріз у площині Y/Z інтерферометра Міхельсона, що зображений на Фіг. 1; Фіг. 3 - графік обмеження проектних критеріїв інтерферометра, що зображений на фігурах 1 та 2; і 2 UA 111063 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 4 ілюструє розріз ще одного втілення інтерферометра Міхельсона згідно з даним винаходом. Розглянемо далі приклад втілення спектрометричного приладу 2 згідно з даним винаходом, конфігурація якого, як показано на Фіг. 1 і 2, тепер включає скануючий інтерферометр Міхельсона. Оскільки загальний принцип роботи такого скануючого інтерферометра є добре відомим, його буде описано лише настільки детально, наскільки потрібно для пояснення даного винахід. У наведеному прикладі скануючий інтерферометр включає променерозділювач, в даному випадку - циркулярний променерозділювач 4, і два рефлектори, тут - у формі двох круглих пласких дзеркал 6,8. Одне із цих дзеркал 6 вмонтовано для взаємного пересування (що ілюструється стрілою з двома наконечниками) на відстані, означеній 2L, а друге дзеркало 8 зафіксоване. Променерозділювач 4 у даному втіленні розміщений у інтерферометрі 10 разом з двома рефлекторами 6,8. Крім того, у даному прикладі прилад 2 включає джерело монохроматичного оптичного випромінювання 12, яке генерує еталонний промінь і запускає його звичайно уздовж траєкторії розходження 14, яка не переривається додатковими оптичними елементами, у напрямку першої передньої поверхні 4' променерозділювача 4 інтерферометра (4, 6, 8), і джерела обстежувального оптичного випромінювання 16 для створення обстежувального променя 18, що відхиляється, і запуску його до першої передньої поверхні 4' променерозділювача 4 інтерферометра (4, 6, 8) звичайно уздовж траєкторії розходження 20 між джерелом 12 та променерозділювачем 4, причому він не проходить через додаткові оптичні елементи, які б впливали на напрямок розходження (тобто траєкторію розходження) цього променя 18. Слід оцінити, що якщо б інші втілення приладу згідно з даним винаходом включали оптичні елементи або інші компоненти, розміщені між джерелами 12, 16 і променерозділювачем 4, які могли б змінити траєкторії розходження 20, 14, і тоді вони, згідно з даним винаходом, стали б напрямками відхилення відповідних променів між останнім з таких оптичних елементів і променерозділювачем 4. Термін "запуск" буде тлумачитись відповідно. Як відомо, променерозділювач 4 вважається першим елементом сканую чого інтерферометра (4, 6, 8) і сконструйований так, що промінь, який падає на нього, розподіляється на два промені приблизно рівної інтенсивності, що перетинають траєкторії переданого променя 22 і віддзеркаленого променя 24. Пересувне дзеркало 6 розташоване відносно променерозділювача 4 так, щоб повертати переданий промінь 22 назад до променерозділювача 4, оскільки воно відносно переміщується. Друге, фіксоване, дзеркало 8 розташовують відносно променерозділювача 4 так, щоб повернути промінь, що перетинає траєкторію віддзеркаленого променя 24, назад до променерозділювача 4, де він схрещується з променем, що повернувся вздовж траєкторії переданого променя 22, і тому інтерферограма генерується для кожного з еталонних променів з джерела еталонного випромінювання 12 та кожного із спостережних променів 18 з джерела обстежувального випромінювання 16. Відповідні детектори еталонного та обстежувального випромінювання 26, 28 також є частиною спектрометричного приладу 2. Детектор еталонного спостереження 26 розміщують у корпусі інтерферометра 10, щоб виявляти еталонну інтерферограму, створену віддзеркаленими компонентами запущеного еталонного променя, яка перетинає траєкторію еталонного променя 36. Детектор обстежувального випромінювання 28 так само розташовують у корпусі інтерферометра 10, щоб виявляти спостережну інтерферограму, яка утворюється віддзеркаленими компонентами запущеного обстежувального променя і перетинає траєкторію обстежувального променя 34. Корисно і відповідно до втілення даного винаходу, детектор еталонного випромінювання 26 можна розмістити ззовні обстежувального променя, який перетинає траєкторію променя 34 від променерозділювача 4 у напрямку обстежувального променя 28. Це дозволяє максимізувати доступне випромінювання, що падає на детектор обстежувального променя 28 і забезпечує просторову фільтрацію траєкторій обстежувального (34) та еталонного (36) променів у відповідних детекторах 28, 26. Цей ефект просторової фільтрації надає перевагу у тому, що фоновий шум у відповідних детекторах 28, 26, спричинений світлом другого променя (тобто світло обстежувального променя падає на детектор еталонного випромінювання 26 і навпаки) можна суттєво зменшити і навіть усунути зовсім. Ці детектори 26, 28 обстежувального та еталонного променів у даному втіленні розміщують у корпусі інтерферометра 10, але може бути вигідним їхнє розміщення ззовні корпуса 10 і оптичне поєднання, наприклад, за допомогою відповідних оптичних волокон, у корпусі 10. Так само одне або обидва джерела монохроматичного оптичного випромінювання 12 і джерело обстежувального оптичного випромінювання 16 можна розмістити ззовні корпуса 10 і оптично поєднати у ньому, так щоб слідувати траєкторіями променів, як показано на Фіг. 1 і 2 і описано тут. 3 UA 111063 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Процесор даних, такий як належним чином запрограмований комп'ютер 30, можна оперативно з'єднати з кожним із детекторів еталонного та обстежувального випромінювання 26, 28 для того, щоб отримати сигнали, які представляють відповідні виявлені еталонну та спостережну інтерферограми, та обробити ці сигнали для одержання спектральної інформації із спостережної інтерферограми, зазвичай шляхом застосування аналізу Фур'є до спостережної інтерферограми. У даному втіленні комп'ютер 30 показано як окремий пристрій, але буде цінно, якщо у даному контексті комп'ютер буде застосовано у конфігурації одного або більше приладів із загальноприйнятими програмним та електронним устаткуванням для автоматичного виконання потрібних розрахунків. Будь-який один або більше приладів у складі процесора 30 може бути одним цілим із корпусом 10 або може поставлятись ззовні від нього з локальною (як показано, через фіксований зв'язок) або дистанційною передачею даних (як показано, через телекомунікаційний зв'язок, Інтранет або Інтернет). Якщо спектрометричний прилад 2 застосовують в оптичній спектроскопії, то прозору або напівпрозору кюветку або інший тримач зразків 32 можна розмістити на шляху обстежувального променя 20 так, щоб він не змінював траєкторію променя 20 між джерелом 16 та першою передньої поверхнею 4' променерозділювача 4. У даному втіленні і тільки в якості приклада, тримач зразків 32 розміщено перед променерозділювачем 4 (у напрямку розходження обстежувального променя 18 уздовж траєкторії 20), але його можна також розмістити після променерозділювача 4 або навіть перед ним ззовні корпуса 10, якщо джерело обстежувального оптичного випромінювання 16 також знаходиться ззовні корпуса 10. Хвилі обстежувального променя 18 певної довжини будуть взаємодіяти з матеріалом зразка у кюветці 32 більше ніж інші. Це призведе до коливань інтенсивності обстежувального променя 18, залежних від довжини хвилі, що характеризує матеріал тримача зразків 32. Цю спектральну інформацію можна добути з деконволюції спостережної інтерферограми шляхом, скажімо, перетворення Фур'є в комп'ютері 30. Дана конфігурація має перевагу у тому, що зміщення переданої частини 22 еталонного променя уздовж променерозділювача 4 (знос), коли рухоме дзеркало 6 взаємно пересувають, мінімізується у порівнянні з іншими відносними орієнтирами джерела монохроматичного оптичного випромінювання 12 та джерела обстежувального випромінювання 16. Але буде корисно, якщо інші орієнтири джерел 12, 16 відносно осі Υ (тут еквівалентної траєкторії розходження 20) будуть застосовані, не відступаючи від даного винаходу згідно із заявленим описом. Не всі конструктивні особливості інтерферометра (4, 6, 8) можуть підбиратись незалежно, і інтерферометр 2 на Фіг. 1 та 2 можна спроектувати, маючи на увазі критерії, що обговорюються далі. Розглянемо обстежувальний промінь 18, який запускають у інтерферометр (4, 6, 8), щоб він спочатку впав на першу передню поверхню 4' променерозділювача 4 з джерела 16, яке у даному втіленні скомпоновано і зорієнтовано так, що відхилення променя симетрично із загальним напрямком розходження променя 20 (як визначено напрямком розходження центру променя або його максимальною потужністю). Цей обстежувальний промінь18 має пів-кут відхилення α відносно загального напрямку розходження променя 20. Одночасно з цим в інтерферометр (4, 6, 8) запускають еталонний промінь уздовж траєкторії еталонного променя 14, щоб він спочатку впав на першу передню поверхню 4' променерозділювача 4 під кутом θ до траєкторії розходження 20 обстежувального променя 18 у площині (тут на ілюстрації - площина Ζ-Χ), в якій знаходиться пів-кут відхилення а, де, згідно із даним винаходом, θ>α. Переміщення рухомого дзеркала 6 змінюється між -L і +L. Таким чином, сумарне переміщення дзеркала 6 дорівнює Ltot=2L, а запізнення змінюється від -2L до 2L. Максимальне запізнення дорівнює δmax=2L. Коли запізнення інтерферометра (4, 6, 8) дорівнює нулю, повернені компоненти еталонного променя будуть мати максимум схрещування на променеділителі 4. Але, оскільки θ не дорівнює нулю, повернені компоненти еталонного променя будуть рухатись один від одного на променерозділювачі 4, коли абсолютне значення запізнення збільшуватиметься вище нуля. Це так званий ефект зносу. При максимальному абсолютному запізненні 5 max відстань між центрами повернених компонентів еталонного променя дорівнює: 55 2L sin(θ) = δmax sin(θ) (2) Амплітуда еталонної інтерферограми дорівнює інтегралу перекриття розподілу сил електричних полів двох компонентів поверненого еталонного променя; це означає, що ця амплітуда є сталою величиною тільки при dref>>δmaxsin(θ), де dref - повна ширина при половині 4 UA 111063 C2 5 10 максимуму (FWHM) поверненого еталонного променя на променерозділювачі 4 (тобто на перетині частини траєкторії розходження 22 між дзеркалом 6 і променерозділювачем 4). Перекриття значень сил електричних полів буде зменшеною завдяки ефекту зносу, оскільки два компоненти поверненого променя рухаються в сторони один від одного на променерозділювачі 4. Краще за все, якщо джерело монохроматичного випромінювання 12 буде лазерним джерелом, яке генерує еталонний промінь одного просторового виду із звуженням, розташованим на першій передній поверхні 4' променерозділювача 4. У такий спосіб фронт фази еталонного променя стає в основному паралельним, що максимізує просторову когерентність, і відповідно допустимий знос. Якщо еталонний промінь генерується з високою просторовою когерентністю, наприклад, єдиного виду або з обмеженою дифракцією, тоді знос променя впливатиме, головним чином, на амплітуду еталонної інтереферограми. На практиці певна обвідна лінія амплітуди еталонної інтерферограми є прийнятною, і вимогу до розміру поверненого еталонного променя d ref можна зменшити до: 15 dref>εδmaxsin(θ), 20 25 30 (3) де ε - емпірично встановлена константа, підібрана так, що сигнал пропорції шуму на детекторі 26 є достатнім для визначень, основаних на характеристиках, що періодично повторюються, зазвичай це значення, які переходять через нуль і знаходяться з еталонної інтерферограми. Для експериментів з конкретною конфігурацією винаходу, що зображена на Фіг. 1 і 2, та виключно для цього прикладу втілення, було знайдено, що ε=50 було поміркованим значенням, беручи до уваги типові допуски в оптиці та самої конструкції. Наприклад, якщо розмір поверненого еталонного променя є dref=2 мм, а θ=10 градусам, то максимальне запізнення δmax повинно бути меншим 0.23 мм, щоб тримати достатню обвідну лінію амплітуди еталонної інтерферограми. Друге важливе обмеження дизайну існує між пів-кутом відхилення α обстежувального променя 18, необхідною роздільністю спектрометричного приладу 2 Δν, та максимальним хвильовим числом νmax, при якому потрібно досягнути цієї роздільності Δν. Роздільність зворотно пропорційна максимальному уповільненню. Це може бути виражено як: δmax=1/(Δν) (4), граничне обмеження відхилення обстежувального променя можна виразити як: 35 αmax=(δmaxνmax) 40 45 50 55 -1/2 (5) Таким чином, якщо, наприклад, δmax=0,23 мм (як наведено вище), а хвильове число зазвичай -1 дорівнює νmax=3000 cм , максимально прийнятним відхиленням променя буде αmax=0.085 радіан -1 (або 4.9 градуса). Отримана роздільність у цьому випадку складатиме 22 см - обмежена переміщенням дзеркала. Наведений приклад ілюструє можливість компоновки скануючого інтерферометра (4, 6, 8) з еталонним променем, що має кут падіння θ на першу передню поверхню 4' променерозділювача 4, який є більшим пів-кута відхилення обстежувального променя α; при цьому отримуємо роздільність, обмежену пересуванням дзеркала (запізнення). Але можна також побачити, що таке виконання не сприяє досягненню високої роздільності, як можна оцінити з наведених далі пояснень. Згідно з вищенаведеним прикладом, кут падіння еталонного променя можна знизити до θ=1 градуса, щоб досягти максимального запізнення 2,3 мм, яке є -1 відповідним до поліпшеної роздільності 2,2 см . Але найвище обмеження відхилення обстежувального променя становитиме тепер αmax=0.027 радіан (або 1,5 градуси), так що αmax>θ. Це означає, що конструкцію на Фіг. 1 та 2 неможливо реалізувати, або що максимальний суцільний кут обстежувального променя неможливо використати. В останньому випадку продуктивність світлової енергії зменшується, що зменшує пропорцію сигнал/шум у детекторі. Ці два вищенаведені приклади проілюстровані на графіку, що показаний на Фіг. 3. На осі X відкладено кут падіння лазерного еталонного променя та кут відхилення обстежувального променя, а на осі Υ- відповідне максимальне запізнення, при розмірі діаметру променя лазера -1 d=2 мм і максимальному хвильовому числі νmax=3000 cм . Вищенаведені дизайни низької та високої роздільності показані пунктирними лініями. На плані видно, що при застосованих тут 5 UA 111063 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 параметрах єдиною можливістю є тільки кут падіння лазерного випромінювання (еталонне джерело), більший за кут відхилення, якщо максимальне запізнення менше приблизно 1 мм. Для більшого запізнення, тобто вищої роздільності, скористатися з повного суцільного кута обстежувального променя 18 не є можливим. Ще одним потенційним обмеженням точності інтерферометра 2 згідно з даним винаходом є позірний зсув довжини хвилі, як видно з порівняння періоду еталонної інтерферограми із фізичною довжиною хвилі λ монохроматичного еталонного променя. При куті падіння θ -1 запізнення еталонного променя є фактором cos(θ) , довшим ніж пересування дзеркала 6. Таким -1 чином, інтерферограма буде вміщати фактор cos(θ) з більшою кількістю перетинів нуля (або інших періодичних характеристик), ніж кут падіння еталонного променя, рівний нулю градусів, і виглядатиме як джерело з довжиною хвилі (cos(θ)•λ) Отже, виходячи з обраної конструкції інтерферометра, величина θ відома з високою точністю, так що фактор корекції можна легко обрахувати для компенсації цього очевидного зсуву довжини хвилі. У втіленні даного винаходу цей фактор корекції вводиться у комп'ютер 30 при визначенні часу відбору зразків спостережної інтерферограми. Відомо, наприклад, з US2008/0290279, що корекція шкали довжини хвиль спектральної інформації, одержаної з інтерферограми, базується на вимірах еталонного зразка із структурою спектрів з відомими характерними довжинами хвиль. У цій публікації спектральна структура, що пов'язана з СО2 у повітрі в інтерферометрі, застосовується для цієї цілі і записується як компонент спостережної інтерферограми. Тому згідно з даним винаходом корекцію шкали довжини хвиль у комп'ютері 30 можна виконати за допомогою однієї або обох спектральних структур з еталонних зразків і фактора, залежного від кута падіння θ еталонного променя у променерозділювачі 4. Ще одне втілення спектрометричного приладу 38 згідно з даним винаходом зображене на Фіг. 4. Спектрометричний прилад 38 має конструкцію, в основному подібну до приладу 2, показаного на Фіг. 1, і включає променерозділювач 40, фіксоване дзеркало 42 та рухоме дзеркало 44, скомпоновані згідно з геометрією інтерферометра Міхельсона, як описано вище для приладу 2 з посиланням на Фіг. 1. У даному втіленні променерозділювач 40 та дзеркала 42, 44 знаходяться в одній площині з джерелом обстежувального оптичного випромінювання 46 (яке тут включає джерело емісії 48 та діючий узгоджено з ними увігнутий фокусуючий елемент 50) і джерелом еталонної радіації 52 (таке як джерело монохроматичного лазерного випромінювання). Джерела випромінювання 46, 52 разом із взаємодіючим детектором обстежувального променя 54 та детектором еталонного променя 56 (і, як показано у даному втіленні, з кюветкою для зразків 58 та відповідно запрограмованим комп'ютером 30) розміщені ззовні корпуса 60, в якому розміщують променерозділювач 40 і дзеркала 42, 44. В ще одному виконанні даного втілення, як показано на Фіг. 2, одне або більше джерел 46, 48 і детектори 54, 56 можуть бути оптично поєднані з корпусом інтерферометра через волоконно-оптичні кабелі або інші придатні для цього хвилеводи (не показані) для створення більш гнучкої конфігурації спектрометричного приладу 38. Як надано в описі до приладу 2 з посиланням на Фіг. 1, джерело монохроматичного еталонного випромінювання 52 генерує еталонний промінь і запускає його уздовж траєкторії розходження 62 всередині корпуса інтерферометра 60, який не переривається ніякими додатковими оптичними елементами, що могли б спричинити девіацію траєкторії розходження 62, перешкоджаючи її початковому падінню на першу передню поверхню 40' променерозділювача 40. Джерело обстежувального оптичного випромінювання 46 генерує обстежувальний промінь 64, що розходиться і перетинає траєкторію розходження 66 і спочатку падає на першу передню поверхню 40' променерозділювача 40 у присутності еталонного променя. Обстежувальний промінь 64, запущений в інтерферометр (40, 42, 44) має пів-кут відхилення α щодо траєкторії його розходження 66, а траєкторія розходження 62 еталонного променя подається під кутом θ до траєкторії розходження 66 обстежувального променя 64, де, згідно із даним винаходом, θ>α. Спектрометричний прилад 38 за другим втіленням даного винаходу має наступні параметри: Обстежувальне джерело 46: Фокусна відстань дзеркала 50 f=14мм Діаметр джерела емісії 48 d=2мм Кут відхилення 2а=d/f=8.2° Пів-кут відхилення α=4.1° Лазер - джерело монохроматичного еталонного випромінювання 52: Кут нахилу (падіння) θ=18° 6 UA 111063 C2 5 Інтерферометр 40, 42, 44: Максимальне оптимальне запізнення δmax=2L=2*0.24мм=0.048мм = -1 Мах (спостережне) хвильове число Dmax 3300см -1/2 Обмежене відхилення роздільності αmax= (2*0.024*3300) =4.6° Якщо ε=10, το з рівняння (3), dref=1,5 мм Згідно з даним винаходом αmax>α і розмір плями лазера буде більшим 1,5 мм ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спектрометричний прилад (2; 38), який включає скануючий інтерферометр (4, 6, 8; 40, 42, 44) з променерозділювачем (4; 40) для розподілу падаючого на нього оптичного випромінювання на віддзеркалений та пропущений промені; джерело монохроматичного оптичного випромінювання (12; 52) для запуску еталонного променя в інтерферометр (4, 6, 8; 40, 42, 44) уздовж першої траєкторії розходження (14; 62), щоб він спочатку впав на першу передню поверхню (4'; 40') променерозділювача (4; 40); джерело обстежувального оптичного випромінювання (16; 46) для запуску обстежувального променя (18; 64) в інтерферометр (4, 6, 8; 40, 42, 44) уздовж другої траєкторії розходження (20; 66), щоб він спочатку впав на першу передню поверхню (4'; 40') променерозділювача (4; 40) і схрестився з еталонним променем на першій передній поверхні (4'; 40'); де джерела променів (12; 16; 52; 46) взаємодіють, утворюючи перший кут (θ) між відповідно першою (14; 62) і другою (20; 66) траєкторіями розходження на першій передній поверхні (4', 40'), який є більшим півкута відхилення (α) обстежувального променя (18; 64). 2. Спектрометричний прилад (2; 38) за п. 1, який додатково включає еталонний детектор (26; 56) для виявлення еталонної інтерферограми, що генерується із запущеного еталонного променя, і обстежувального детектора (28; 54) для виявлення спостережної інтерферограми із запущеного обстежувального променя (18; 64), де кожен з детекторів (26; 28; 56; 54) розміщено ззовні траєкторії даного променя (36; 34; 62; 64) від траєкторії іншого. 3. Спектрометричний прилад (2; 38) за п. 2, який додатково включає процесор обробки даних (30), який виконаний з можливістю підключення для одержання вихідних даних з кожного детектора (26; 28; 56; 54) відповідно до виявлених інтерферограм, де цей процесор даних (30) спеціально конфігурований для обробки отриманих вихідних даних для коригування помилок у спектральній інформації зі спостережної інтерфорограми, виявленої спостережним детектором (28; 54), одержаної в результаті запуску еталонного променя за першим кутом (θ). 4. Спектрометричний прилад (2; 38) за п. 3, в якому еталонний промінь має діаметр, а джерело монохроматичного випромінювання (12; 52) виконано з можливістю запускати еталонний промінь під першим кутом (θ), взаємопов'язаним з діаметром променя так, щоб досягнути рівня схрещування на першій передній поверхні (4'; 40') променерозділювача (4; 40), підібраного для забезпечення мінімального сигналу пропорції шуму у вихідних даних з еталонного детектора (26), коли дзеркало (6) пересувається достатньою мірою для визначення процесором даних (30) періодично повторюваних характеристик еталонної інтерферограми. 5. Спосіб роботи спектрометричного приладу (2; 38) за п. 1, який включає наступні операції: одночасний запуск еталонного променя з джерела монохроматичного випромінювання (12; 52) та обстежувального променя (18; 64), що відхиляється, із джерела обстежувального оптичного випромінювання (16; 46) уздовж відповідних траєкторій розходження (14; 20; 62; 66) у напрямку першої передньої поверхні (4'; 40') променерозділювача (4; 40) інтерферометра (4, 6, 8; 40, 42, 44), причому еталонний промінь запускають уздовж траєкторії розходження (14; 62) так, щоб подати його на першу передню поверхню (4'; 40') під першим кутом (θ) до траєкторії розходження (20; 66) обстежувального променя, який є більшим півкута відхилення (α) обстежувального променя (18; 64). 6. Спосіб за п. 5, який включає також етап обробки у процесорі (30) інтерферограми, одержаної із обстежувального променя (18; 64) для коригування спектральної інформації, одержаної з нього, відносно помилок, які виникають при запуску еталонного променя під першим кутом (θ). 7. Спосіб за п. 6, де коригування включає компенсацію еталонного променя, що має позірну довжину хвилі, яка відрізняється від реальної на фактор cos(θ). 8. Спосіб за будь-яким одним з пп. 5-7, який включає додатково етапи проходження обстежувального променя (18; 64) через матеріал зразка і обробки у процесорі даних (30) інтерферограми, одержаної із обстежувального променя (18; 64) для виявлення спектральної інформації, характерної для матеріалу зразка. 7 UA 111063 C2 8 UA 111063 C2 9 UA 111063 C2 10 UA 111063 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11