ИК фурье-спектрометры для научных исследований и прикладных применений

• Автор: Вагин, Василий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 239 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Фурье-спектрометр высокого разрешения УФС

1.1 Принцип непрерывного сканирования в Фурье-спектроскопии

высокого разрешения

1.1.1 Сущность метода фурье-спектроскопии

1.1.2 Принцип непрерывного (быстрого) сканирования

1.1.3 Фильтрация спектральной информации

1.1.4 Выбор минимального шага дискретизации интерферограммы

1.1.5 Перестраиваемый низкочастотный фильтр

1.1.6 Перестраиваемый полосовой фильтр

1.1.7 Алгоритм выбора параметров регистрации интерферограммы
1.2 Разработка и анализ функционирования оптических узлов
спектрометра высокого разрешения
1.2.1 Интерферометр — основное звено интегрального преобразования исследуемого излучения
1.2.2 Оптимизация спектральных характеристик предварительного
монохроматора
1.3 Результаты некоторых спектральных исследований, выполненных с
помощью спектрометра УФС
Глава 2. Специализированные Фурье-спектрометры
2.1 Быстросканирующий Фурье-спектрорадиометр БФС
2.2 Фурье-спектрометр АФ-1 (АФ-3)
2.2.1 Оптическая схема и состав фурье-спектрометра АФ
2.2.2 Спектральные измерения, подтверждающие характеристики спектрометра АФ
2.2.3 Автоматизированная система идентификации и контроля качества горючего (АСИ ККГ)
2.3 Портативный переносной ИК фурье-спектрометр ПАК-Б
2.3.1 Состав, устройство, принцип действия фурье-спектрометра ПАК-Б

2.3.2 Анализатор качества автомобильных бензинов переносной ПАК-Б
2.3.3 Новый подход к анализу ИК спектров бензинов
2.4. Оптоволоконный фурье-спектрометр
2.4.1 Основные особенности оптоволоконного Фурье-спектрометра
2.4.2 Результаты спектральных измерений на оптоволоконном фурье-спектрометре
2.4.3 Оптоволоконные зонды ИК диапазона
Глава 3. Многоцелевой ИК фурье-спектрорадиометр
3.1 Особенности применения многоцелевого ИК
фурье-спектрорадиометра
3.1.1 Область и условия применения многоцелевого ИК фурье-спектрорадиометра
3.1.2. Состояние проблемы дистанционного зондирования Земли для метеозадач
3.1.3. Методические вопросы (для метеозадач и измерения малых газовых
составляющих)
3.2 Исследование и разработка общей структуры построения и функционирования многоцелевого ИК фурье-спектрорадиометра
3.2.1 Спектрометр
3.2.2 Оптическая схема прибора
3.2.3 Интерферометр
3.2.4 Радиометр
3.2.5 Особенности конструкции прибора
3.2.6 Компоновка спектрометра
3.2.7 Сканер
3.2.8 Основные элементы и узлы сканера
3.2.9 Формирование референтного сигнала и требования к нему
3.2.10 Допустимая разъюстировка интерферометра
3.2.11 Испытания макетного образца МЦФС
Глава 4. Исследование некоторых особенностей функционирования фуръе-спектрометра и обработки регистрируемой информации с целью улучшения его спектральных характеристик
4.1 Стабилизация скорости сканирования в фурье-спектрометре и
ее влияние на измеряемые спектры
4.1.1 Разработка требований к стабилизации скорости перемещения подвижного отражателя в интерферометре фурье-спектрометра
4.1.2 Анализ погрешности скорости изменения оптической разности
хода в быстро сканирующем фурье-спектрометре
4.2 Метод повышения отношения сигнал/шум путем когерентного суммирования интерферограмм
4.2.1 Требования к положению метрологической шкалы при измерении оптической разности хода единичной интерферограммы
4.2.2 Исследование характера искажений спектральной информации при накоплении интерферограмм, обусловленных частотными характеристиками приемного тракта
4.2.3 Анализ выигрыша в отношении сигнал/шум, получаемого
в результате когерентного суммирования интерферограмм
4.3 Оптимальные функции аподизации
4.3.1 Оптимальная аподизация
4.3.2 Квазиоптимальная аподизация в фурье-спектрометрии
Заключение
Литература

1.2 Разработка и анализ функционирования оптических узлов спектрометра высокого разрешения
При создании фурье-спектрометра УФС-02 (Рис.1.1) был разработан оригинальный интерферометрический узел. Основной его особенностью явилось выполнение компенсатора и светоделителя на единой пластине, а также использование ретрорефлекторов. Это позволило снизить требования к оптическим элементам прибора и довести его разрешение до 0,005 см'1. В качестве ретрорефлекторов были применены отражатели типа «кошачий глаз». Краткий анализ их основных параметров раскрывает требования, предъявляемые к юстировке и конструкции таких отражателей.
Особое внимание при конструировании спектрометра было обращено на оптимизацию спектральных характеристик монохроматического осветителя. Существенным элементом, оказывающим воздействие на характеристики последнего, является система входных и выходных диафрагм монохроматора. Соответственно, одним из центральных вопросов разработки спектрометра стал вопрос оптимального выбора такой системы, потребовавший исследования спектральной эффективности предварительного монохроматора фурье-спектрометра для различных типов световых диафрагм.
В ходе проектирования остальных элементов и узлов оптической схемы нашего прибора использовались стандартные и известные решения. Поэтому в данной главе, посвященной разработке и анализу оптической схемы фурье-спектрометра, остановимся только на отмеченных выше вопросах.
1.2.1. Интерферометр - основное звено интегрального преобразования исследуемого излучения
Интерферометр - важнейший оптический узел любого фурье-спектрометра. Соответственно, особое значение имеет выбор его оптической схемы, определяющей как спектральные характеристики прибора, так и требования, предъявляемые к оптике, механике и всей системе обработки информации.