专利名称：一种新型傅立叶红外光谱仪和分析方法
技术领域：
本发明属于红外光谱仪器研制领域，并涉及一种新型傅立叶红外光谱仪和分析方法。
背景技术：
傅立叶红外光谱仪是一种广泛应用于化学分析，环境监测等领域的重要仪器。传 统的傅立叶红外光谱仪(图幻使用了红外光源(501)和激光光源(513)，两者共用固定角 镜(502)、运动角镜(504)和分束器(50 产生各自的干涉信号，为保证激光干涉信号的产 生，分束器(50 表面除镀红外膜系，还镀有激光膜系(如图6A)，此外光路上还引入半透半 反镜(512)、激光探测器(511)和激光探测器(509)。一般来说，激光干涉信号的引入有两 个作用一是用于监测运动角镜的位置和方向，保证其在零光程差附近作往复扫描；二是 控制高速数据采集卡对红外光干涉信号进行等距离间隔(间隔为激光半波长的整数倍)采 样。根据傅立叶变换红外光谱理论，可知红外光干涉信号的采样间隔Δχ需满足条件
权利要求
1.一种傅立叶红外光谱仪其特征在于包括 红外光源(1)，用于为光谱仪提供输入能量； 固定角镜(2)；红外分束器(3)； 运动角镜⑷；其中所述固定角镜O)、红外分束器(3)、运动角镜(4)构成迈克尔逊式的干涉仪结构；所述红外分束器C3)用于将来自红外光源(1)、固定角镜O)、运动角镜的透射和 反射红外光束叠加，从而产生干涉效应，以获得红外光干涉信号。
2.根据权利要求1的傅立叶红外光谱仪其特征在于进一步包括 音圈电机(5)，其中，所述运动角镜(4)挂载于音圈电机( 上，从而使所述运动角镜(4)能够随音圈 电机(5)同步运动。
3.根据权利要求2的傅立叶红外光谱仪其特征在于进一步包括固定于音圈电机(5)上的磁带(11)，跟随音圈电机(5) —起相对于一个磁头(7)运动， 使得所述磁头(7)输出位相差90度的两路磁编码信号，其中 所述磁头(7)，其与磁带(11)表面贴紧； 所述磁头(7)和磁带(11)在功能上构成了一个磁编码器。
4.根据权利要求3的傅立叶红外光谱仪其特征在于进一步包括解码驱动电路(6)，用于根据磁头(7)输出的编码信号，生成音圈电机(5)的运动控制 信号。
5.根据权利要求1-4中任何一项的傅立叶红外光谱仪其特征在于进一步包括 计算机(8)，用于实时获取并处理来自一个多路同步数据采集卡(9)的信号；所述多路同步数据采集卡(9)，用于同步采集磁编码信号和来自红外探测器(10)的电信号；红外探测器(10)，将红外光干涉信号转化为多路同步数据采集卡(9)可采集的电信号。
6.一种傅立叶红外光谱分析方法其特征在于包括 用一个红外光源(1)为光谱仪提供输入能量；利用固定角镜O)、红外分束器(3)、运动角镜(4)构成迈克尔逊式的干涉仪结构，用所 述红外分束器(3)将来自红外光源(1)、固定角镜O)、运动角镜⑷的透射和反射红外光 束叠加，从而产生干涉效应。
7.根据权利要求6的方法其特征在于进一步包括把所述运动角镜(4)挂载于一个音圈电机( 上，使所述运动角镜(4)能够随音圈电 机(5)同步运动。
8.根据权利要求7的方法其特征在于进一步包括 把磁带(11)固定于音圈电机(5)上，使所述跟随音圈电机( 一起相对于一个磁头(7)运动，使得所述磁头(7)输出位相 差90度的两路磁编码信号，其中，所述磁头(7)，其与磁带(11)表面贴紧； 所述磁头(7)和磁带(11)在功能上构成了一个磁编码器。
9.根据权利要求8的方法其特征在于进一步包括用一个解码驱动电路(6)，根据磁头(7)输出的编码信号，生成音圈电机(5)的运动控 制信号。
10.根据权利要求6-9中任何一项的方法其特征在于进一步包括 利用一个计算机(8)实时获取一个多路同步数据采集卡(9)的信号，利用所述多路同步数据采集卡(9)同步采集磁编码信号和来自红外探测器(10)的电信号；利用一个红外探测器(10)将红外光干涉信号转化为多路同步数据采集卡(9)可采集 的电信号。
全文摘要
一种含磁编码器的傅立叶红外光谱仪，可代替传统含激光干涉系统的傅立叶红外光谱仪进行化学分析试验。该新型傅立叶红外光谱仪，其特征在不含有激光干涉系统，而是采用了带磁编码器的音圈电机来驱动干涉仪动镜运动以完成光谱扫描，磁编码器可实时输出反映音圈电机当前运动位置、方向的位相差90度的两路信号，以取代传统傅立叶红外光谱仪中的位相差90度的两路激光干涉信号。由于采用了磁编码器，这种新型的傅立叶红外光谱仪可以摈弃传统傅立叶红外光谱仪中的激光干涉系统，简化傅立叶红外光谱仪的光学结构，降低光学元件的加工成本和光路的调节难度，同时使用磁编码器从根本上避免了激光波长随温度漂移而引起的过零点漂移现象，可为高精度的红外光谱测量和分析奠定基础。
文档编号G01J3/02GK102072769SQ20101053762
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者任利兵, 尉昊赟, 李岩 申请人:清华大学