基于LED的透射型傅里叶变换光谱仪的研究

傅里叶光谱仪不同于传统的光谱仪,它是利用相干的原理,首先把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光,再让干涉光照射样品,检测器仅获得干涉图而得不到吸收光谱。实际吸收光谱是由计算机把干涉图进行傅里叶数字变换得到的。由于它具有高精确度、多通道、高通量、宽光谱范围等众多优点,在原子与分子物理学、分析化学、光谱学等各个学科领域都起着十分重要的作用。

然而,在紫外可见光谱区,已经有比较成熟的光谱仪,而且傅里叶变换的应用受到理论和技术上的某些因素的限制,进展较为缓慢。并且,在透射和反射测量中,傅里叶变换光谱仪需要一个光谱较宽的光源,而平常使用的硅碳棒、高压水银弧灯、钨卤灯等光源存在着功耗大、发热量大、需要水冷、造价昂贵、使用寿命短等缺点。

半导体发光二极管(LED)是一种注入式电致发光器件。它具有高效率、使用寿命长、抗振动和冲击、低放热、高亮度等优点。近年来,随着半导体技术的发展,LED可以以高的转换效率辐射出200～1550nm范围的包括紫外、红外和可见光谱。

如果用LED作为透射型傅里叶变换光谱仪的光源,不但可以弥补现有傅里叶变换光谱仪光源的不足,而且将大大降低光谱仪的制造成本。本文采用超亮度黄绿色LED作为光源,对的硝酸溶液进行干涉图的测量,并对其进行傅里叶变换得到它的吸收谱,通过与用岛津(日)生产的UV-3101pc紫外—可见—近红外扫描分光光度计测量的结果进行比较分析,证明了该方案的可行性。