ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Детектирование и измерение света физическими методами из "Фото-люминесценция растворов" Существуют три типа физических приборов, которые обычно используются для детектирования или измерения света в видимой и ультрафиолетовой областях термобатарея, различные типы фотоэлементов и фотоэлектронные умножители. Для измерения флуоресценции и фосфоресценции (особенно низкой интенсивности) используется исключительно фотоумножитель из-за его высокой чувствительности. Для измерения больших интенсивностей, например в пучке света после монохроматора возбуждения, иногда удобнее применять вакуумный фотоэлемент, а термобатарея обычно используется как первичный стандарт для абсолютных измерений излучения. Ниже будут рассмотрены конструкция и принцип работы всех трех типов детекторов. [c.185] Кроме этих трех типов фотодетекторов, имеются еще два приспособления, которые иногда применяются при фотолюминесцентных измерениях. Первое — это счетчик фотонов флуоресценции, который позволяет непосредственно сравнивать квантовые интенсивности пучков света различных длин волн (подробнее о нем см. в разделе П1,Д, 5). Второе — это химический актинометр, который позволяет определять световой поток в абсолютных единицах (см. раздел III, Е). [c.186] В спектрофлуориметрии для прямых измерений абсолютных интенсивностей света термобатарею используют редко. Ее применяют главным образом для экстраполяции калибровочной кривой, полученной с ферриоксалатным актинометром, в область длин волн более 500 мкм, где актинометр непригоден. Методика калибровки описана в разделе П1,Е. [c.188] При небольшом напряжении электрическое поле вблизи катода недостаточно для того, чтобы преодолеть отрицательный пространственный заряд, и не всс фотоэлектроны собираются на аноде. При напряжении выше 25 В все электроны собираются на аноде, и возникающий ток существенно не зависит от приложенного напряжения. При этих условиях вакуумный фотоэлемент представляет собой прибор, позволяющий измерять интенсивность света с высокой воспроизводимостью. [c.189] Даже при энергиях фотона выше порога, соответствующего работе выхода, квантовый выход фотоэмиссии (число электронов. [c.189] Более удобным (хотя и более дорогим) методом усиления сигнала вакуумного фотоэлемента является усиление тока с помощью высокоомного усилителя постоянного тока с током на входе от 10 до 10 А и с током на выходе 1 мА, который можно подавать на вход самописца. В схему некоторых усилителей включается дополнительный блок, дающий постоянное напряжение для питания фотоэлемента. Такое устройство можно использовать в качестве детектора в счетчике квантов с флуоресцирующим экраном (см. раздел П1,Д, 5), оно обеспечивает более воспроизводимые результаты, чем фотоумножитель, если последний не работает от стабилизированного источника высокого напряжения. Правда, чувствительность в этом случае меньше, чем у фотоумножителя. [c.191] Л—принцип действия, б—схема питания (все сопротивления по 1 МОм). [c.192] С —система С фокусирующими динодами б —малогабаритный фотоумножитель с фокусирующими дииодами в —схема с динодами типа жалюзи г —фотоумножитель коробчатого типа. [c.193] Паркер [143] вмонтировал флуоресцентный счетчик квантов в спектрофлуориметр для непрерывного измерения квантовой интенсивности возбуждающего света. Это позволяет непосредственно измерять исправленный спектр возбуждения, компенсировать флуктуации света лампы при измерении спектра флуоресценции и определять кривую спектральной чувствительности монохроматора флуоресценции в ультрафиолетовой области. Эти приспособления будут подробно обсуждены в разделах III, Ж, 3 и III, К, 1—3, а здесь мы рассмотрим преимущества и недостатки их применения для измерения интенсивности света. Предположим, что пучок света из монохроматора М фокусируется вогнутым зеркалом R (см. рис. 74, Б) на кювету С, в которой происходит фотохимический или фотофизический процесс. Для регулирования светового потока, падающего на кювету С, разделитель пучка В, представляющий собой прозрачную кварцевую пластинку, помещают в пучок света под углом, при этом он отражает часть света на флуоресцирующий экран F, от которого свет попадает в фотоэлемент или фотоумножитель Р. Если раствор F подобран удачно (согласно условиям, описанным выше), то сигнал фотоумножителя будет приблизительно пропорционален квантовому потоку, попадающему на С, независимо от длины волны. Слово приблизительно необходимо по нескольким причинам. Во-первых, отралотельная способность разделителя пучка изменяется с длиной волны. Во-вторых, световая волна с электрическим вектором, параллельным поверхности В, будет отражаться более эффективно, чем свет с электрическим вектором, перпендикулярным этому направлению. Если бы пучок света был совершенно неполяризован при всех длинах волн, это не имело бы никакого значения. Однако свет, выходящий из монохроматора, особенно в случае решеточных монохроматоров, заметно поляризован, а степень поляризации может меняться с длиной волны, следовательно, есть дополнительная причина для изменения полной отражательной способности разделителя пучка. [c.196] Необходимо сделать еше два замечания. Во-первых, если надо использовать счетчик квантов (например, родамин Б) для прямых измерений относительного спектрального распределения пучка, не используя разделитель пучка и не калибруя его (например, как на рис. 74,Л), то примеси посторонних длин волн можно избежать, перемещая фотоэлемент или фотоумножитель слегка в сторону от оптической оси. В этом случае прямой проходящий луч света регистрироваться не будет. Если флуоресцирующий экран остается перпендикулярным падающему лучу, то изменение поляризации луча не будет вносить ошибки. Во-вго-рых, для получения воспроизводимых результатов родамин Б или другое флуоресцирующее вещество должно быть тщательно очищено. Если присутствуют небольшие количества примесей, поглощающих в области, где поглощение выбранного соединения мало, эти примеси будут поглощать значительную долю падающего света и квантовый выход будет зависеть от длины волны. [c.198] Вернуться к основной статье