Войти
Стационарная спектрометрия с интегрированным преобразованием Фурье (SWIFTS ), или интегрированная спектрометрия с преобразованием Фурье со стоячей волной, представляет собой аналитический метод, используемый для измерения распределения света по оптическому спектру. Технология SWIFTS основана на архитектуре ближнего поля Липпмана. Оптический сигнал вводится в волновод и заканчивается зеркалом (истинная конфигурация Липпмана). Входной сигнал интерферирует с отраженным сигналом, создавая стоячую или стационарную волну.
. В архитектуре встречного распространения два оптических сигнала вводятся на противоположных концах волновода. Затем затухающие волны, распространяющиеся в волноводе, регистрируются оптическими датчиками. Это приводит к интерферограмме. Математическая функция, известная как преобразование Липпмана, похожее на преобразование Фурье, позже используется для получения спектра света.
В 1891 году в Académie des Sciences в Париже Габриэль Липпман представил цветную фотографию спектра Солнца, полученную с его новой фотопластинка. Позже, в 1894 году, он опубликовал статью о том, как его пластина могла записывать информацию о цвете в глубине фотографического беззернистого желатина и как та же пластина после обработки могла восстанавливать исходное цветное изображение просто за счет отражения света. Таким образом, он был изобретателем настоящей интерференционной цветной фотографии. За это открытие он получил Нобелевскую премию по физике в 1908 году. К сожалению, этот принцип был слишком сложным для использования. От метода отказались через несколько лет после его открытия.
Один аспект концепции Липпмана, который в то время игнорировался, относится к спектроскопическим приложениям. В начале 1933 года Герберт Э. Айвс предложил использовать фотоэлектрическое устройство для исследования стационарных волн для проведения спектрометрических измерений. В 1995 г. П. Конн предложил использовать появляющуюся новую технологию детекторов для трехмерной спектрометрии на основе Липпмана. Вслед за этим Knipp et al. Сообщили о первой реализации очень компактного спектрометра на основе микрооптоэлектромеханической системы (MOEMS). в 2005 г., но у него было очень ограниченное спектральное разрешение. В 2004 году два французских исследователя, Этьен Ле Куарер из Университета Жозефа Фурье и Пьер Бенеш из ИЯФ Гренобля, соединили чувствительные элементы с кратковременной частью стоячих волн в одномодовом волноводе. В 2007 году эти два исследователя сообщили о методе ближнего поля для исследования интерферограммы в волноводе. Первые спектрометры на основе SWIFTS появились в 2011 году на основе линейной конфигурации SWIFTS.
Технология работает, исследуя оптическую стоячую волну или сумму стоячих волн в случае полихроматического света, создаваемую анализируемым светом. В линейной конфигурации SWIFTS (истинная конфигурация Липпмана) стационарная волна создается одномодовым волноводом, оканчивающимся неподвижным зеркалом. Стационарная волна регулярно снимается на одной стороне волновода с помощью точек нано-рассеяния. Эти точки расположены в исчезающем поле. Эти наноточки характеризуются разницей оптического индекса со средой, в которой находится исчезающее поле. Затем свет рассеивается вокруг оси, перпендикулярной волноводу. Для каждой точки этот рассеянный свет обнаруживается пикселем, выровненным по этой оси. Таким образом, обнаруженная интенсивность пропорциональна интенсивности внутри волновода в точном месте расположения точки. Это приводит к линейному изображению интерферограммы. Движущиеся части не используются. Затем к этому линейному изображению применяется математическая функция, известная как преобразование Липпмана, аналогичное преобразованию Фурье, которое дает спектр света.
Интерферограмма усечена. Выбираются только частоты, соответствующие нулевой разности оптического пути у зеркала, вплоть до самых дальних точек. Отклоняются более высокие частоты. Усечение этой интерферограммы определяет спектральное разрешение. Интерферограмма недодискретизирована. Следствием этой недостаточной выборки является ограничение диапазона длин волн, к которому применяется математическая функция.
Технология SWIFTS демонстрирует преимущество Феллгетта, которое вытекает из того факта, что интерферометр измеряет длины волн одновременно с одними и теми же элементами детектора, тогда как дисперсионный спектрометр измеряет их последовательно. Преимущество Феллгетта также заключается в том, что при сборе спектра, в котором шум измерения преобладает над шумом детектора, мультиплексный спектрометр, такой как спектрометр с преобразованием Фурье, будет производить относительное улучшение отношения сигнала к шуму . относительно эквивалентного сканирующего монохроматора, который приблизительно равен квадратному корню из числа точек выборки, составляющих спектр. Утверждается, что шкала волновых чисел интерферометра, полученная с помощью гелий-неонового лазера, является более точной и может похвастаться лучшей долговременной стабильностью, чем калибровка диспергирующих инструментов.
