Messraten statischer Einzelspiegel-Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer bei Verwendung von Mikrobolometerdetektoren

Michael Schardt; Markus S. Rauscher; Patrik J. Murr; Anton J. Tremmel; Alexander W. Koch

doi:10.1515/teme-2016-0043

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Messraten statischer Einzelspiegel-Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer bei Verwendung von Mikrobolometerdetektoren

Michael Schardt
Michael Schardt ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt im Bereich der statischen FTIR-Spektroskopie.
Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik, Technische Universität München, Theresienstraße 90/N5, 80333 München, Deutschland
, Markus S. Rauscher
Markus Rauscher ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt im Bereich des Condition Monitorings von Schmiermitteln.
Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik, Technische Universität München, Theresienstraße 90/N5, 80333 München, Deutschland
, Patrik J. Murr
Patrik Murr war bis August 2016 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Der Schwerpunkt seiner Forschung lag im Bereich der fluoreszenzbasierten Qualitätsüberwachung.
Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik, Technische Universität München, Theresienstraße 90/N5, 80333 München, Deutschland
, Anton J. Tremmel
Anton Tremmel ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt im Bereich der hyperspektralen Dünnschichtmesstechnik.
Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik, Technische Universität München, Theresienstraße 90/N5, 80333 München, Deutschland
and Alexander W. Koch
Alexander W. Koch leitet den Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Ein Schwerpunkt seiner Forschung liegt im Bereich der optomechatronischen Messsysteme.
Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik, Technische Universität München, Theresienstraße 90/N5, 80333 München, Deutschland

Published/Copyright: January 5, 2017

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From the journal tm - Technisches Messen Volume 84 Issue 3

Zusammenfassung

Statische Einzelspiegel-Fourier-Transformations-Spektrometer ermöglichen Spektroskopie mit hohen Messraten im mittleren infraroten Spektralbereich, da sie geringe interne Lichtverluste aufweisen und gleichzeitig auf bewegliche Teile vollständig verzichten. In dieser Arbeit wird ein solches Spektrometer vorgestellt, optimiert und auf seine maximale Messrate hin untersucht. Ausgestattet mit einem ungekühlten Mikrobolometerarray als Detektor erlaubt es Bildwiederholraten bis 200 Hz bei einer Auflösung von 7.1 cm^–1 im Spektralbereich zwischen 1250 cm^–1 und 650 cm^–1. Durch die hohe thermische Zeitkonstante des Mikrobolometerarrays ist für quantitative spektrale Messungen die Messrate des Gesamtsystems auf 15 Hz zu reduzieren.

Abstract

Static single-mirror Fourier transform spectrometers allow spectroscopy with high measurement rates in the mid-infrared wavelength region as they feature a low internal light loss while not requiring any moving parts. In this work, such a spectrometer is presented, optimized, and analyzed regarding its maximum measurement rate. Using a microbolometer detector array, it allows measurement rates up to 200 Hz with a spectral resolution of 7.1 cm^–1 and a spectral bandwith between 1250 cm^–1 and 650 cm^–1. Because of the high thermal time constant of the microbolometers, the maximum rate for quantitative spectral measurements has to be reduced to 15 Hz.

Schlagwörter: Statische Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie; Mikrobolometerarray; sFTS; sSMFTS; thermische Zeitkonstante

Keywords: Static Fourier transform infrared spectroscopy; microbolometer detector array; sFTS; sSMFTS; thermal time constant

Über die Autoren

Michael Schardt

Michael Schardt ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Messsystem- und Sensortechnik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt im Bereich der statischen FTIR-Spektroskopie.