远红外太赫兹光谱仪

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远红外和太赫兹（THz）辐射是红外的长波长端和微波区域的短端的光谱区域，也称为亚毫米波长光谱区域。 近来，由于产生的辐射可以穿透各种材料，因此在太赫兹应用中引起了人们的关注。 太赫兹光通常用于材料科学，安全性，药物化合物分析，生物医学成像，超导材料，天文学和粒子物理研究中。

科学技术是太赫兹光谱学的*，已经为天文学和粒子物理学领域的亚毫米波长研究界提供了10多年的SPS-200远红外FTIR。 *近，Sciencetech将其SPS-200升级为*商业级SPS-300 / SPS-400 THz频谱分析仪和光谱仪。 欧洲航天局使用SPS-300校准了普朗克/赫歇尔飞行任务的探测器，以分析宇宙的起源，值得我们感谢他们的支持。

欧洲航天局的普朗克卫星拍摄的宇宙微波辐射的一张全天图像

SPS-300/SPS-400太赫兹远红外光谱仪

SPS-300/SPS-400是Sciencetech*新的模块化偏振傅立叶变换光谱仪（FTS），专门设计用于在远红外或太赫兹光谱范围内工作（在5μm*5000μm的波长，0.06*60THz的波长或2cm-1*2000cm-1）。标准的FTS和FTIR系统基于Michelson配置。但是，SPS-300/SPS-400也可以使用Martin-Puplett配置进行功能，该配置可在测量正常传输时提供极化划分，以实现明显更宽的带通，并具有改善的信噪比，可用于圆形和线性二向色性测量。

与其他类似系统相比，SPS-300/SPS-400的模块化具有更高的通用性。我们的内部源，外部输入和双输出端口使用户能够配置SPS-300/SPS-400作为远红外/太赫兹光源光谱分析仪（通过安装外部辐射热计检测器）或作为材料透射和反射光谱仪（具有外部光源，样品室和检测器）。

SPS-300/SPS-400还配备125mm线栅偏振分束器和Mylar分束器。栅格偏振器分束器允许用户在偏振马丁-普普利特模式下操作，与使用麦拉片分束器的标准迈克尔逊模式相比，其覆盖范围更大。

标准硬件

标准硬件功能

l  模块化设计，用作远红外，太赫兹光谱分析仪或材料光谱仪  

l  双偏振Martin-Puplett和Michelson干涉仪配置，取决于所使用的分束器  

l  4μm聚酯薄膜格栅分束器，用于偏振模式  

l  支持外部第三方光源和检测器  

l  支持外部定制设计的样品室  

l  标准精度步进和积分模式  

l  大型100mm镀金光学元件  

l  2~2000cm-1（5μm~5mm）宽光谱范围

l  适用于50mm载物台的标准型号的分辨率为0.12cm-1  

l  0.02cm-1用于高分辨率模型，并具有300mm舞台升级  

l  真空密封外壳可承受低*10 Torr-3的压力，从而消除了大气水蒸气的光谱效应。

SPS-300包含的组件

l  不锈钢真空额定外壳 

l  电动车顶后视镜定位系统 

l  聚酯薄膜分束器用于迈克尔逊模式操作 

l  75W超静音汞弧灯光源 

l  伺服电机斩波器 

l  用于偏振马丁-普普利特模式的线栅偏振分束器。（Martin-Puplett模式也需要输入偏振器和旋转或固定位置分析器。） 

l  真空计 

l  带有SPS控制软件的主机 

标准软件

主机和软件

配有平面显示器的PC作为主机，并且已完全安装SPS-300 / SPS-400控制软件并可以运行。CD上还提供了该软件的副本。SPS-300 / SPS-400控制软件是在Windows PC上运行的基于LabView的应用程序。提供了该软件的可执行版本，因此用户不需要LabView开发环境。尽管Sciencetech仅支持Windows版本的SPS-300 / SPS-400控制软件，但也可以通过第三方供应商获得Mac-OS版本。

模块化LabView VI结构

用户可以添加特定于应用程序的LabView虚拟仪器（VI），而无需重新编译SPS-300 / SPS-400软件。这对于需要将扫描操作与外部功能（样品室，光源，温度控制器，磁场扫描等）集成在一起的实验自动化非常有用。

主要软件功能

l  “步进和扫描”操作

l  数据采集和自动日志记录器

l  数据以ASCII格式文本文件存储，可轻松导入其他数据分析软件

l  多任务处理，可同时进行扫描和分析

数据处理与操纵

l  通过Mertz-Forman方法校正相位

l  切趾：贝塞尔，棚车，余弦，三角形

l  快速扫描信号的数字滤波

l  加，减，归一化，相乘（干涉图或光谱）

l  平均和标准偏差（干涉图或光谱）

l  通过用户指定的功能进行数据拟合：功能经过分析指定，新功能自动保存在硬盘驱动器上，以便于检索

显示

l  快速扫描模式：显示干涉图，光谱和光谱的相对西格玛

l  步进和积分模式：显示干涉图和锁定放大器缓冲器的内容

l  显示光谱，干涉图，比率，拟合结果和其他数据

l  打印所选数据

扫描和处理模式

SPS-300 / SPS-400通过获取多个检测器读数来生成干涉图，因为反射镜可在已知距离上平移。在标准步进和积分模式下，对于每个探测器读数，反光镜都会停在指定位置。通过停止，检测器可以获取较长的读数，以获得更好的信噪比，并且可以精确地获知检测器读数与反射镜位置之间的关系。该软件能够同时进行扫描和数据分析。SPS-300 / SPS-400软件在其自己的窗口中运行，并且不受后台运行的其他Windows应用程序的干扰。可以通过简单的命令脚本来实现自动数据采集，这对于组织无人值守的自动测量非常有用。

配置选项

根据所选的可选组件，可以将SPS-300配置为以下组件：

光谱分析仪

通过将外部THz光源安装在外部输入端口上并将外部THz检测器安装在会聚光束输出端口上，将SPS-300 / SPS-400用作频谱分析仪。

Sciencetech提供了多种检测器选项：室温热释电检测器，室温DTGS检测器和氦冷却辐射热计。用户还可以选择将第三方检测器连接到输出端口。

材料透射/反射光谱仪

SPS-300 / SPS-400通过将外部样品室安装在准直光束输出端口处以及将外部THz检测器安装在样品室检测器输出端口上而用作材料透射/反射光谱仪。

例如，SPS403样品室和检测器允许透射率和反射率测量。源是SPS-300 / SPS-400机身内部的宽带汞弧灯。

同样，其他类型的宽带THz光源（例如，globar或Gunn振荡器）也可以与外部输入光端口配对。请注意，SPS-300 / SPS-400基本系统不包括这些附加功能。

THz圆形/线性二向色光谱仪

在偏振模式操作中，SPS-300 / SPS-400还可以用于具有良好信噪比的透射，圆二色性和线性二色性研究。低于600 cm-1的振动圆二色性（VCD）的测量是一项现代实验挑战。

偏振分光干涉法被认为是进行这些测量的*有效方法。分光器是成功地应用该干涉仪的重要组成部分，分光器可根据偏振将入射光束分开。

由沉积在聚酯薄膜基板上的金属线组成的Sciencetech大面积FIR栅格偏振器是有效的分束器，适用于500cm-1~2.0 cm-1的频率范围。

技术指标

光谱范围

SPS-300 / SPS-400的光谱范围（标准和高分辨率型号）为2*2000cm^-1（5μm*5mm或60GHz*60 THz）。尽管SPS-300 / SPS-400光学器件可以覆盖2到2000cm-1的光谱范围，但实际范围通常受所用光源和检测器组合的限制。例如，只有使用高功率源（例如通过外部光源端口进入的同步加速器和1.7K氦冷却辐射热探测器）才能获得2cm-1低波数光谱范围的截止值。使用提供的内置汞弧灯，使用辐射热计将低波数频谱范围的截止范围限制为大约4cm-1。使用4K氦冷却辐射热计和内部Hg弧光灯，该低波数截止值增加到约8cm^-1。

在高波数端，偏振器的栅格间距是限制因素。与其他12.5μm或25μm间距的偏振器相比，由于Sciencetech使用的是间距为4μm的栅格偏振器，因此，如果探测器和光源允许，SPS-300 / SPS-400能够达到2000cm^-1。更常见的是截止值更接近1000cm^-1。

解析度

标准：0.12cm-1，带有5cm的移动台      

高：0.020cm-1，带有30cm的移动台

SPS-300 / SPS-400引用的分辨率不是由某些制造商引用的，由车顶镜平移台长度决定的理论极限。

在干涉图的末端突然停止数据收集会在傅立叶变换光谱中产生振荡（在强线的侧面看起来像“脚”）。Sciencetech使用“切趾”功能，将干涉图乘以一个在扫描结束时平滑变为零的因数-但这会降低分辨率。尽管有多种选择，但我们引用了Bessel切趾的分辨率，该分辨率比理论极限降低了1.904。通常，分辨率由下式给出：

Resolution = A/(2*2*0.80*L) [cm-1] ,

where L = stage length [cm] , A = Apodization factor,

0.80 is the zero path location factor (zero is 20% from the translation stage end position)

Four different apodizations can be selected on the SPS-300/SPS-400 software, each with its own factor affecting the resolution:

Bessel: A = 1.904  Boxcar:A = 1.207 Cosine:A =2.000 Triangular:A = 1.772

The recommended apodization for the very far infrared and THz domains is the Bessel function.

Optics: 
Large 100mm beam optics coated for maximum infrared reflection, Fast f/2.35 off-axis paraboloid condensers for high light throughput, 90°±3” roof mirrors, Martin-Puplett optical configuration.

Body: 
Stainless steel housing capable of maintaining 10-3 Torr. 

Source: 
Internal 75W Hg arc lamp (water cooled) with external DC stabilized power supply and igniter.

Controls: 
Motorized alignment for roof mirror (tilt, rotary shear, lateral shear) to fine tune interference at the beam splitter 

Polarizer Beam Splitter: 
2μm lines with 4μm pitch aluminum on Mylar substrate.