傅氏轉換光譜儀之優點

傅氏轉換光譜儀與傳統分光式(dispersive)光譜儀比較，有以下的優 點：

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1. 多重波長之優點(multiplex advantage)

傳統分光式光譜儀是利用光柵將多色光作色散後，透過調整光柵 的角度使選定波長的光投影在出口狹縫上，因此同一時間內僅能偵測 一特定波長，必須持續轉動光柵，掃描不同波長才能得到完整光譜，

而干涉儀則是可在同一時間下偵測整個光區內所有波長的光。此外，

若欲以相同解析度取得相同光區之光譜，利用傅氏轉換光譜儀所需的 偵測時間遠小於分光式光譜儀。如果雜訊以隨機形式出現，則光譜訊 雜比 SNR(signal-to-noise ratio)與掃描次數 N 平方根成正比，如下式：

N

SNR ∝ (2-29)

因此在相同的實驗時間下，使用干涉儀可由多次掃描平均訊號來提高 訊雜比。此優點由 Fellgett 提出，亦稱 Fellgett 優點[7^]。

2. 高光通量優點(throughput advantage )

分光式光譜儀使用狹縫(一般約 0.1-1 mm)與光柵等裝置去選定特 定波長的光，故通過狹縫後光強度大大降低，而傅氏光譜儀中僅利用 光圈(一般約 1-10 mm)限制光束之散射角，因此光通量遠高於單光儀，

即偵測器所能量測之訊號比分光式光譜儀大，能提高偵測靈敏度及訊 雜比。此優點由 Jacquinot 提出，又稱 Jacquinot 優點[14]

3. 高波數精確性(spectral accuracy advantage)

傳統分光光譜儀是藉由轉動光柵掃描取得光譜，為了確定光柵轉

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動角度所對應的波長與實際值是否一致，必須利用標準樣品所產生之 譜線進行校正。且光柵轉動的穩定度以及狹縫的控制亦會影響波數的 精確度。而干涉儀是利用頻率穩定的氦氖雷射標定光程差，可量測到 光程差極準確的干涉光譜，干涉圖譜經由傅氏轉換後的傳統光譜精確 度可達 0.001 cm^-1以上。因此干涉儀不需特別進行波數校正工作且波 數的準確度遠高於分光式光譜儀。此優點為 Connes 提出，又稱 Connes 優點[15]。

4. 高解析度優點(high-resolution advantage)

傳統分光式光譜儀解析度決定於狹縫寬度與光柵的刻痕密度，其 解析度一般不易優於 0.1 cm^-1。而干涉儀解析度主要是與光程差最大 值有關。目前市售的傅氏轉換光譜儀解析度一般都可以達到 0.2 cm^-1， 甚至高階者可優於 0.001 cm^-1，遠優於分光式光譜儀。

5. 抑制散逸光之優點(suppressed advantage)

傳統分光式光譜儀利用光柵分光，因此非單光儀所選定波長之散 逸光(stray-light)因光學元件不完美，有可能從狹縫出口射出而被偵測 到，造成干擾。一般分光式光譜儀欲降低散逸光常會連帶測光一起降 低。對於傅氏轉換光譜儀而言，當干涉儀在掃描時，移動鏡前後掃描 時會對偵測訊號加以調頻(modulation)。例如，移動鏡以移動速率 v 掃描時，對波數為ν~的單色光源而言，偵測器測得之調頻(modulation)

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訊號的頻率為 f = 2vν~。因此當移動鏡以固定速度掃描時，不同波數 之光受到不同的頻率調頻後，吾人可選擇適當的電子濾波器除去不擬 偵測光區的信號，可有效的抑制散逸光。

6. 靈活且應用廣泛之優點(versatile advantage)

傅氏轉換光譜儀只需更換光學元件、偵測器，便可偵測遠紅外光、

中紅外光、近紅外光、可見光或紫外光區的光譜。此外，搭配其他原 件，例如：氣相層析儀(GC)、高效能液相層析儀(HPLC)、質譜儀(MS)、

多重反射吸收槽(white cell)或顯微鏡等，可更精確地進行各種定量、

定性分析。