Die Erfindung betrifft ein Fourier-Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Fourier-Spektrometer sind bekannt. Beispielsweise wird in dem "Lehrbuch der Experimentalphysik" Band III Optik, Bergmann/Schaefer auf Seite 319 auf die Fourier-Spektroskopie verwiesen.

In dem Lehrbuch wird ausgeführt, daß ein Spiegel des Interferometers durch einen Präzisionsantrieb verschoben wird. Die Bewegung des Spiegels wird zusammen mit den gemessenen Interferenzen in einem Rechner ausgewertet.

Wie schon in dem bekannten Lehrbuch ausgeführt wird, muß die Bewegung des Spiegels mit hoher Präzision erfolgen. Der Aufwand an Präzisionsmechanik - Elektronik und Optik - ist nicht unerheblich und erfordert genaue Justierarbeiten.

Es ist wünschenswert, ein Fourier-Spektrometer mit einem geringeren Aufwand an Präzisionsmechanik zu schaffen.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fourier-Spektrometer zu schaffen, das ohne mechanisch bewegte Teile auskommt.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Üblicherweise werden ebene Spiegel verwendet, die exakt im rechten Winkel zu den optischen Achsen liegen. Demgegenüber geht die Erfindung den Weg, einen der Spiegel um einen bestimmten Betrag aus der Ebene üblicher Anordnung heraus zu neigen.

Erfindungsgemäß führt die Spiegelneigung zu der erwünschten Wirkung, daß ein statisches Fourier-Spektrometer geschaffen wird, das vollkommen ohne beweg¬ te Teile auskommt. Die Spiegelneigung weist einen sehr kleinen Wert auf und kann im Bereich der Fertigungsfehler der Strahlteilerwürfel liegen. Bei üblichen Strahlteilerwürfeln wird ein Spiegel an einer Seite nur um 10 bis 300 μm angehoben.

Der Aufbau eines Fouπer-Spektrometers nach der Erfindung ist somit wesentlich kostengünstiger und robuster.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht dann, daß mit der Erfindung neue Wege in der Analyse elektromagnetischer Felder möglich sind. Dabei werden

Untersuchungsmöglichkeiten über fast das gesamte elektromagnetische Spek¬ trum eröffnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze der Erfindung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit Strahlteiler- trapezoid,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 3,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform mit in den Strahlteilerwurfel eingearbeiteten Stufenspiegeln und

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Hohlspiegel zur Verbesserung dre räumlichen Kohärenz.

Fig. 1 zeigt einen um 45° geneigten Strahlteiler 1 eines Fouπer-Spektrometers, dem aus Richtung der optischen Achse X Licht in bekannter Weise von einer Strahlenquelle (nicht gezeigt) zugeführt wird .

Weiter ist ein erster Spiegel 2 und ein zweiter Spiegel 3 vorgesehen. Spiegel 2 steht senkrecht zu der zweiten optischen Achse Y, die wiederum im rechten

Winkel zu der Achse X verläuft. Wesentlich ist, daß einer der beiden Spiegel 2,3 um einen kleinen Winkel "a" aus seiner Lage senkrecht zu den Hauptachsen geneigt ist. In Fig. 1 ist Spiegel 3 um eine gedachte Schwenkachse aus der Ebene 4 verschwenkt. Die Schwenkachse steht senkrecht auf den achsen X, Y und verläuft parallel zu der Ebene des Strahlteilers 1 . Der Winkel "a" liegt je nach kürzester Wellenlänge und Detektorarray in einem Bereich von z.B. 0,05 bis 5 ° . Berechnungen für sichtbares Licht und Standard-Detektorarrays haben Winkel "a" von z.B. 0, 1 66° und 0,243° ergeben.

In Fig. 1 ist der Spiegel 3 bezogen auf die Achse Y mit Blick auf die Blattebene nach links geschwenkt. Aufgrund der Spiegelneigung kommt es zu den gezeig¬ ten Strahlengängen, die ein optisches Linsensystem 5 durchlaufen und an¬ schließend auf einen Detektor 6 in Form eines linearen oder flächenhaften Detektorarrays treffen. Bei Anwendung eines flächenhaften Detektorarrays können die Zylinderlinsen 20, 21 , 22 und 23 in den Fig. 3, 4, und 5 entfallen. Von jedem der Spiegel 16, 17, 1 8 und 19 werden dann mehrere Zeilen des Detektorarrays beleuchtet. Durch geeignete Auswertung der von jeweils einem Spiegel beleuchteten Zeilen kann eine Verbesserung des Signal/Rausch- Verhältnisses erzielt werden. Der phasenrichtige Anschluß überlappender Teilinterferogramme kann z.B. mit Hilfe der Autokorrelationsfunktion hergestellt werden.

Im Bereich des Detektors 6 kommt es zu einem Interferenzmuster, welches per digitaler Fourier-Transformation auf einem Computer in das entsprechende Spektrum umgewandelt wird.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein erstes und zweites Prisma 7, 8 einen Strahlteilerwürfel bilden. Die Würfelflächen, die senkrecht bzw. parallel

zu den Achsen X, Y stehen, sind mit 9, 10, 1 1 und 1 2 bezeichnet. Die in Fig. 2 gezeigten Maße entsprechen nicht den konkreten Verhältnissen und sind nur zum besseren Verständnis, wie gezeigt, dargestellt. Auch die Abstände der Spiegel 2, 3 mit den Spiegelschichten 13 (nur an Spiegel 2 bezeichnet) zu den Würfelflächen 10, 1 1 können entfallen. Folglich kann z.B. der Spiegel 2 direkt auf der Fläche 10 aufgedampft sein.

Weiter weicht Fig. 2 von Fig. 1 darin ab, daß der Spiegel 3 nunmehr nach rechts geschwenkt ist.

Der Kippwinkel, d.h. der Winkel "a", des Spiegels 3 kann durch ein Abstands¬ element 14 erzeugt werden. Hierzu ist das Abstandselement 14, das in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist, an einer Außenseite des Spiegels 2 bzw. einer Kante des Würfels angeordnet und dort befestigt. Die Spiegelseite, die dem Abstands¬ element 14 gegenüber liegt, liegt dann bevorzugt auf dem Würfel auf. Bei dem Abstandselement handelt es sich bevorzugt um eine Folie, z.B. mit dem Han¬ delsnamen "Mylar" mit Dicken von beispielsweise 6 bis 250 μm.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das gleichschenklige rechtwinklige Prisma 8 (vgl. Fig. 2) durch ein schiefwinkliges Prisma ersetzt ist, so daß sich insgesamt ein Strahlteilertrapezoid 1 5 ergibt, dessen Fläche 1 1 die Spiegelfläche selbst bildet oder auf den der Spiegel 3 direkt aufgedampft ist. Die Neigung der Fläche 1 1 um den Winkel "a" kann je nach Anwendungsfall auch nach links ge¬ schwenkt sein (vgl. Fig. 1 ) .

Während die Fig. 2 einen geneigten Spiegel 3 zeigt, handelt es sich in Fig. 3 um einen Keil, der direkt an dem Strahlteiler ausgebildet ist.

Weiter unterscheidet sich Fig. 3 von der Ausführungsform nach Fig. 2 darin, daß anstelle des Spiegels 2 ein abgestuftes Spiegelsystem vorgesehen ist, das aus den Spiegeln 1 6, 1 7, 18 und 19 besteht. Die Spiegel 1 6, 1 7, 18 und 19 sind parallel und hintereinander angeordnet.

Fig. 4 zeigt die Seitenansicht des Fourier-Spektrometers aus Fig. 3 in der um die Achse Y um 90° gedrehten Ansicht. In dieser Ansicht nach Fig. 4 sind treppen¬ artige Abstufungen der Spiegel 1 6, 17, 1 8 und 19 erkennbar. Der Spiegel 19 mit der größten Breite besitzt den größten Abstand zu der Fläche 10. Der kürzeste Spiegel 1 6 liegt an der Fläche 10 direkt an. Auf diese abgestufte Weise behindern sich die Spiegel 16, 1 7, 18 und 19 nicht gegenseitig.

Den Spiegeln 1 6, 1 7, 18 und 19 stehen an der Würfelfläche 12 Zylinderlinsen 20, 21 , 22 und 23 gegenüber. Die Zylinderlinsen 20, 21 , 22 und 23 ent¬ sprechen der Linse 5 in den Fig. 1 und 2.

Fig. 5 zeigt gegenüber Fig. 4 eine Ausführungsform, bei der eine treppenartige Abstufung 24 direkt in den Strahlteilerwürfel eingearbeitet ist. Die Spiegel können wiederum direkt aufgedampft sein.

Die Anzahl der treppenartigen Abstufungen 24 bzw. Spiegel 16, 17, 18 und 19 ist nur beispielhaft gewählt und kann je nach Anwendungsfall das n-fache von einem Spiegel betragen.

Der Zweck der treppenartigen Anordnung besteht darin, daß ein etwa n-fach längeres Interferogramm und eine entsprechend erhöhte spektrale Auflösung nach der Fourier-Transformation erzielt wird .

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein zylindrischer bzw. sphärischer Hohlspiegel 28 ein Bild von Spiegel 2 am Ort des Detektorarrays 6 erzeugt und dadurch die räumliche Kohärenz der vom Strahltiler 1 erzeugten Teilstrahlen verbessert und bei der die für verschiedene Wellenlängen unterschiedlichen Austrittswinkel aus dem den Strahlteiler 1 beinhaltenden Strahlteilerwürfel durch einen Kompensations-Glaswürfel 25 kompensiert werden.