ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дтекторы ультрафиолетового и видимого излучений из "Химическое разделение и измерение теория и практика аналитической химии" Рассмотрим, какая аппаратура необходима для спектрометрии в ультрафиолетовой и видимой областях. Прежде всего — преобразователи входного химического сигнала в выходной сигнал в виде электромагнитного излучения, которые превращают химическую информацию о пробе в форму электромагнитного излучения. Они будут различными по типу и сложности в зависимости от того, необходимо ли нам измерять испускание, поглощение или люминесценцию, или от того, хотим ли мы проводить молекулярный или атомный анализ. Поэтому мы перенесем обсуждение вида и некоторых компонентов этого -преобразователя в последующие разделы, которые рассматривают отдельные технические приемы. Однако один компонент этого преобразователя является общим для всех спектрохимических методов в ультрафиолетовой и видимой областях. Это — селектор частоты, который разделяет, или диспергирует, электромагнитное излучение в виде относительно узких полос длин волн или частот, которые затем могут изучаться отдельно или одновременно для определения зашифрованной информации о пробе. [c.628] Для определения мощности излучения пучка в каждой отдельной полосе частот используют преобразователь электромагнитного излучения в электрический выходной сигнал (детектор), как показано в гл. 18, с. 618. Существует несколько типов детекторов, так же как и селекторов частоты для ультрафиолетовой и видимой областей, каждый из которых может быть использован в соответствующих методах анализа. Рассмотрим детально эти селекторы частоты и детекторы. [c.628] В ультрафиолетовой и видимой областях спектра обычно используют три широких категории селекторов частоты — монохроматоры, поли-хроматоры и светофильтры. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые должны тщательно взвешиваться при любом заданном применении. Важными различиями между этими селекторами частоты являются их способность разделять соседние спектральные интервалы (разрешающая способность) и количество пропускаемого излучения выбранной частоты (светосила), а также их стоимость. [c.628] Коэффициент пропускания светофильтра идентичен общему понятию пропускания, которое было приведено ранее. Коэффициент пропускания абсорбционных светофильтров обычно мал, порядка 0,05—0,2, поэтому абсорбционные светофильтры имеют низкую светосилу. [c.629] Интерференционные светофильтры, как следует из их названия, действуют по принципу интерференции волн электромагнитного излучения. Стоимость таких светофильтров несколько выше, чем абсорбционных. Интерференционные светофильтры часто имеют значительно более узкие спектральные полосы пропускания и большие пропускания. Нетрудно найти интерференционные светофильтры со спектральной шириной полосы пропускания от 5 до 20 им, с коэффициентами пропускания более чем 0,6. [c.630] Где бы ни использовались абсорбционные или интерференционные светофильтры, для исследования каждой спектральной области необходимо применять свои светофильтры. Поэтому их наиболее часто используют там, где необходимо работать только в одной спектральной области, как, например, это имеет место в количественной спектрометрии. [c.630] Монохроматоры. Когда требуется быстрый и удобный способ для изменения или сканирования участка спектра, то вместо фильтров выбирают монохроматор. Монохроматор (дословно — устройство, пропускающее один цвет) подобно светофильтру выделяет только один участок спектра. Однако в отличие от светофильтра монохроматор позволяет выбрать участок спектра в любой части ультрафиолетовой и видимой области. С помощью монохроматора спектральную ширину полосы пропускания можно уменьшить до 0,01 нм коэффициент пропускания монохроматора является функцией спектральной ширины полосы пропускания, однако он гораздо меньше, чем у светофильтров. [c.630] Решетка диспергирует (разлагает в спектр) излучение на основе явления дифракции. Подробное рассмотрение дифракции выходит за рамки настоящей книги, поэтому здесь достаточно сказать, что дифракция имеет меСто на рифленых отражающих (подобно зеркалу) поверхностях, а не на прозрачных оптических материалах. На свойства решетки по сравнению с призмой не так сильно влияют дефекты в материале, из которого она изготовлена. К тому же дифракционные решетки могут быть сделайы в виде копий (реплик) с тщательно изготовленных эталонных решеток, за счет чего их стоимость существенно падает. Это дает возможность на практике использовать реплики дифракционных решеток большого размера для повышения оптической светосилы монохроматора. Схема типичного монохроматора с дифракционной решеткой изображена на рис. 19-3. [c.631] Заметим, что вогнутая дифракционная решетка, фотографическая кассета с пленкой и входная щель расположены на одном и том же круге. Радиус кривизны дифракционной решетки равен диаметру круга. [c.632] Полихроматоры. В то время как светофильтры и монохроматоры служат для выделения отдельных узких участков спектра для измерения, полихроматор позволяет проводить одновременное наблюдение многих или даже в сех участков. спектра в пучке излучения. Практически полихроматор (дословно устройство, дающее много цветов) представляет собой монохроматор, имеющий,входную щель, фокусирующую оптику и диспергирующее устройство. Полихроматор, называемый спектрометром, является не чем иным, как монохроматором с несколькими выходными щелями. В спект рометре у каждой выходной щели помещают детектор излучения, поэтому можно регистрировать отдельно и одновременно каждый выделенный участок с пектра. [c.632] Селективные детекторы. Некоторые селективные детекторы, часто используемые в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, представлены в табл. 19-1. [c.633] Гекторов, приведенных в табл. 19-1, выбор их зависит от требований специфического применения, основанных на компромиссе меладу стои-л1., - Стыо и их характеристиками. [c.635] Этот линейчатый спектр несложен, он содержат три дублета числа соответствуют длинам волн указанных линий в нано-метрих (нм). [c.635] Как было отмечено ранее, использование фотографической эмульсии дает преимущества как для обиарулсения участка длин волн, так и дл 1 одновременного очень хорошего разрешения небольших интервалов спектра внутри этого участка. Кроме того, фотографическая эмульсия непосредственно интегрирует падающее на нее излучение, т. е. можно обнаружить относительно слабые уровни излучения, если и noJ[ьзoвaть значительно более долгое время экспозиции. Спектр, сня-ть й ла эмульсию, можно хранить продолжительное время, если предприняты соответствующие меры предосторожности. Эти преимущества над селективными детекторами позволяют использовать эмульсии для наблюдения и регистрации любого спектра. [c.635] В связи с этим фотографическую эмульсию не столь часто используют в современных спектрохимических приборах, за исключением тех случаев, когда становится существенно важным непосредственное интегрирование и регистрация непрерывных спектров. Примеры таких случаев будут описаны в следующей главе. [c.636] В этом разделе мы кратко рассмотрели отдельные примеры двух основных блоков, присутствующих в схемах всех приборов для спектрометрии в ультрафиолетовой и видимой областях,— селекторов частоты и детекторов излучения. По мерс изучения различных аналитических методов, применяющих ультрафиолетовое и видимое излучение, будет интересно наблюдать, каким образом используются эти компоненты. Должно стать ясным, что спектрохимические методы, рассмотренные в этой и других главах, имеют определенное сходство, отличаясь лишь по своей методике и применению. [c.636] Вернуться к основной статье