Giao thoa kế ROCKSOLID từ Bruker

29/04/2021

1. Bruker và quang phổ hồng ngoại

Bruker bước vào lĩnh vực quang phổ hồng ngoại từ năm 1974, thiết lập tiêu chuẩn trong nghiên cứu FTIR với quang học chân không, độ phân giải phổ cao và thay đổi phạm vi tự động. Ngày nay Bruker sản xuất nhiều dòng sản phẩm quang phổ FTIR nhất, bao gồm các thiết bị đáp ứng từ việc sử dụng thông thường đến các máy quang phổ có độ phân giải cao tới 0.001 cm^-1.

Bruker đã dẫn đầu sự phát triển của nhiều thành tựu đổi mới quan trọng nhất về FTIR hiện nay và tự hào không chỉ về mức độ hỗ trợ khách hàng cao mà còn về đổi mới kỹ thuật. Có lẽ rằng không có một minh chứng nào rõ ràng hơn cho tinh thần đổi mới này bằng thiết kế của giao thoa kế ROCKSOLID.

2. Mô tả cấu tạo và cách thức hoạt động của giao thoa kế

Giao thoa kế là trái tim của FTIR và là một trong những lý do chính cho hiệu suất vượt trội của máy quang phổ Bruker.

Dạng đơn giản nhất của cấu trúc này là giao thoa kế Michelson, với các gương phẳng, như trong hình 1. Ngoại trừ giao thoa kế quét khúc xạ, tất cả các giao thoa kế đều hoạt động trên các nguyên tắc này, dù rằng trong các mô hình FTIR khác nhau có thể có các biến thể khác nhau.

Ánh sáng từ nguồn hồng ngoại truyền đến gương tách tia, trong điều kiện lý tưởng sẽ được phản xạ 50%. Do đó 50% ánh sáng truyền tới gương cố định và 50% truyền tới gương di động. Ánh sáng trở lại từ cả hai gương được kết hợp lại tại gương tách tia. Khi gương di động chuyển động tới lui, các sóng khác nhau của ánh sáng lần lượt trở nên cùng và lệch pha.

Bằng cách ghi lại tín hiệu mà máy dò quan sát được trong những khoảng thời gian đều đặn, chính xác, dữ liệu thô cho giao thoa đồ được tạo ra. Sau đó dữ liệu này sẽ được biến đổi bằng thuật toán Fourrier thành phổ mong muốn.

Hình 1. Giao thoa kế Michelson

Cấu tạo giao thoa kế Michelson:

S: Nguồn hồng ngoại

M1: Gương cố định

M2: Gương di động

B: Gương tách tia

D: Đầu dò

3. Giao thoa kế góc lập phương

Giao thoa kế góc lập phương đang được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng trong phòng thí nghiệm và quy trình và có một số đặc điểm riêng. Không giống như gương phẳng, các góc của khối lập phương thực tế miễn nhiễm với độ nghiêng của gương (tức là chuyển động theo góc của gương). Đây là một yếu tố quan trọng vì ánh sáng quay trở lại gương tách tia phải được kết hợp lại chính xác nếu không sẽ xảy ra sự giảm độ ổn định, độ phân giải và chất lượng quang phổ.

Hình 2. So sánh ảnh hưởng của độ nghiêng gương lên gương phẳng (trên) so với các góc khối lập phương phản xạ ngược (dưới).

4. Kỹ thuật căn chỉnh động với giao thoa kế gương phẳng

Một cách tiếp cận để giải quyết vấn đề này trong giao thoa kế với gương phẳng là sử dụng một kỹ thuật gọi là căn chỉnh động. Trong giao thoa kế được căn chỉnh động, gương di động hoặc gương cố định được trang bị đầu dò piezo có thể làm nghiêng một gương sau khi phát hiện lỗi vị trí trên gương kia.

Nhược điểm của kỹ thuật này là trước hết phải có lỗi xảy ra và sau đó được phát hiện trước khi có thể sửa chữa. Một nhược điểm khác đối với các thiết bị FTIR thương mại hiện nay có giao thoa kế được căn chỉnh động, đó là sử dụng ổ trục khí đắt tiền hoặc ổ trục cơ học dễ bị mài mòn.

Lưu ý rằng ngay cả khi thiết kế là một hệ thống được gọi là truyền động điện từ không ma sát, bản thân ổ trục trên thực tế có thể là loại cơ tiếp xúc dễ bị mài mòn.

5. Giao thoa kế ROCKSOLID

Giao thoa kế ROCKSOLID kết hợp các gương góc khối lập phương phản xạ ngược kép trong một cấu trúc con lắc kép ngược. Một cơ cấu trục không mài mòn được đặt ở tâm của bộ phận này.

Thiết kế đã được cấp bằng sáng chế này giúp loại bỏ độ nghiêng của gương bằng quang học và chống mài mòn gương do cơ học. Nó cũng có khả năng chống rung và các hiệu ứng nhiệt.

Tính chất không mài mòn của vòng bi trong giao thoa kế ROCKSOLID đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy đặc biệt ngay cả trong môi trường khắc nghiệt. Thiết kế thông lượng cao mang lại tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao nhất có thể, mang lại kết quả nhanh nhất và chính xác nhất.