Messaufbau

Abbildung 2: Prinzipieller Aufbau des Experimentes

Der prinzipelle Aufbau des Experimentes ist in der Staatsexamensarbeit ausführlich dargestellt (vgl. Abbildung 2). Die optischen Bauelemente sind auf einer T-förmigen optischen Bank angeordnet. Über einen justierbaren Folienspiegel aus Polyethylen wird die IR-Strahlung des He-Ne-Lasers (3.39 $\mu$m) durch Refelexion (7%) in das Michelson-Interferometer eingespiegelt. Aus dem kontinuierlichen Spektrum des Muffelofens wird mit Hilfe eines Interferenzfilters ein schmalbandiger Spektralbereich bei einer Wellenlänge von 3.31 $\mu$m herausgefiltert. Diese Strahlung wird durch den Folienspiegel transmittiert und in das Interferometer eingestrahlt. Innerhalb des Interferometers wird die einfallende Strahlung durch einen $ZnSe$-Strahlteiler auf den beweglichen Spiegel reflektiert, der über einen Hebelmechanismus von einem Getriebemotor, der ein Übersetzungsverhältnis von 128000:1 besitzt, angetrieben wird. Der Hebelmechanismus ist mit einer Mikrometerschraube versehen und überträgt den Vorschub des Antriebssystems in einem Verhältnis von ca. 5:1 auf den Spiegel. Mikrometerschraube und Getriebemotor sind über eine Achse miteinander verbunden, auf der ein Drehgeber befestigt ist, der die Messwertaufnahme des verwendeten LabView-Programms steuert. Die zum festen Interferometerspiegel durch die $ZnSe$-Strahlteilerplatte und eine $ZnSe$-Kompensationsplatte transmittierte Strahlung interferiert nach Reflexion am Spiegel an der strahlteilenden Schicht mit dem vom beweglichen Spiegel reflektierten Strahlungsanteil und wird mit einer $CaF_{2}$-Linse auf eine pyroelektrischen Detektor fokussiert. Sowohl die $CaF_{2}$-Linse als auch der mit einem $Si$-Fenster versehene Detektor sind mit Hilfe einer Justiereinrichtung verschiebbar. Zwischen Folienspiegel und Interferometer befindet sich ein Chopper im Strahlengang, dessen Frequenz mit einem Regeltransformator zwischen 0 und 50 Hz variiert werden kann. In das Choppergehäuse ist eine Elektronikschaltung integriert, mit der das Referenzsignal für einen Lock-in-Verstärker erzeugt wird. Das Detektorsignal wird auf den Lock-in-Verstärker gegeben, nachdem es mit einem separaten Vorverstärker verstärkt worden ist. Die zu messenden Interferogramme werden schließlich mit einem PC und einem entsprechenden LabView-Programm aufgenommen, wobei auf der X-Achse die Nummer des Messwertes und auf der Y-Achse die Ausgangsspannung des Lock-in-Verstärkers aufgetragen wird. Die Digitalisierung der Ausgangsspannung geschieht mit Hilfe einer Analog-Digital(AD)-Wandler-Box, die für jeden Schritt des Drehgebers einen Messwert an den PC übermittelt.