#O-17

Szerokopasmowy spektrometr fourierowski
o niskim poborze mocy pracujący w temperaturze pokojowej

Jakub MNICH, Jarosław SOTOR, Łukasz A. STERCZEWSKI

Grupa Elektroniki Laserowej i Światłowodowej, Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów,
Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Stanisława Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Spektroskopia fourierowska w podczerwieni (FTIR), w porównaniu z innymi metodami spektroskopowymi, rozwija się powoli pod kątem miniaturyzacji, optymalizacji zużycia energii i wdrożenia do zastosowań przemysłowych poza wyspecjalizowanymi laboratoriami analitycznymi [1]. Celem niniejszej pracy jest wyjście naprzeciw tym wyzwaniom.

Prezentujemy przyrząd do FTIR pokrywający obszar widma od 1,6 do 31 µm (9.7 – 190 THz) (Rys. 1) w statycznej konfiguracji toru optycznego, w temperaturze pokojowej, z poborem mocy na poziomie pojedynczych watów i rozdzielczością lepszą niż 1.5 cm^-1 (45 GHz). Osiągnięcie tych parametrów jest możliwe dzięki zastosowaniu cienko-membranowych, szerokopasmowych detektorów piroelektrycznych z tantalanu litu, niskotemperaturowego źródła termicznego z pokryciem z mikroproszku ceramicznego o wysokiej emisyjności dla fal o długości >10 µm oraz metody korekty niedoskonałości pozycjonowania lustra ruchomego wykorzystującej laser telekomunikacyjny i transformację Hilberta. Porównujemy zastosowane materiały i metody do popularnych odpowiedników, omawiamy ich ograniczenia oraz prezentujemy wyniki praktycznej spektroskopii gazowych postaci H₂O i CO₂ ze szczegółami absorpcyjnymi zarejestrowanymi od 5 do 25,5 µm. Omawiane rozwiązania szczególnie dobrze nadają się do miniaturyzacji aparatury do FTIR.

Rys. 1. Widmo własne spektrometru zmierzone dla różnych mocy źródła (podano moce elektryczne i optyczne)
i czułości detektorów (5 kV/W dla wyższej mocy oraz 70 kV/W dla niższej);
oś X wyskalowana w mikrometrach (a) oraz centymetrach odwrotnych (b).

Literatura
[1] R. A. Crocombe, “Portable spectroscopy,” Appl. Spectrosc. 72, 1701–1751 (2018).444