ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Приборы, применяемые в электронной спектроскопии из "Электронные спектры в органической химии" Электронные полосы молекул расположены в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Соответствующие им энергии перехода лежат в интервале от 1 до 10 эв, или от 8000 до 80 000 см , что соответствует длинам волн света от 1200 нм (1,2 мкм 12000А) до 120 нл ф, 2 мкм 1200А). Очевидно, что в этой широкой спектральной области приходится использовать различные источники и приемники излучения и вообще, как правило, нельзя ограничиваться одним прибором. [c.67] Вся область, занимаемая электронными полосами, условно подразделяется на ближнюю инфракрасную (1200—750 нм), видимую (750—400 нм), ближнюю ультрафиолетовую (400—300 нм), среднюю ультрафиолетовую (300—200 нм) и далекую ультрафиолетовую (вакуумную) области спектра. Каждая спектральная область характеризуется своей техникой эксперимента — источниками и приемниками света, материалом оптических деталей и т. д. Наиболее высокочастотные полосы лежат в далекой ультрафиолетовой области. Здесь расположены переходы, обусловленные возбуждением наиболее прочно связанных а-электронов. Такие переходы имеются у всех молекул, содержащих простые связи. Поэтому в этой области практически невозможно подобрать прозрачное вещество, которое можно было бы использовать в качестве растворителя, и приходится исследовать молекулы в газообразном состоянии. Кроме того, начиная с 200 нм, коротковолновое излучение поглощает молекулярный кислород, содержащийся в атмосфере, а начиная с 160 нм, — атмосферный азот. Следовательно, приборы, предназначенные для работы в далекой ультрафиолетовой области, должны быть вакуумированы, поэтому далекая ультрафиолетовая область спектра называется иначе вакуумной ультрафиолетовой областью. [c.67] В этом параграфе будут описаны основные используемые в спектральных приборах элементы, применяемые в той или иной области спектра, и наиболее распространенные в настоящее время серийные приборы для исследования электронных спектров. [c.67] В близкой ультрафиолетовой области яркость излучения трубок, наполненных дейтерием, выше, чем у водородных трубок. Поэтому в области 220—350 нм обычно применяют дейтериевые лампы марки ДВС-25. Пределы применения этих ламп с длинноволновой стороны ограничены областью водородного континуума (5000А), с коротковолновой — пропусканием материала, из которого сделано выходное окно баллона лампы (увиолевого стекла). Для работы с водородной лампой в более коротковолновой области спектра используют окна из фтористого лития (лампа ВЛФ-25) или делают открытые трубки. В последнем случае необходимо предусмотреть зашиту входной щели от разряда [2]. [c.69] В области 1700—900 А расположен многолинейчатый спектр молекулярного водорода, обусловленный синглет-синглетными переходами и Применение следящей системы — обратной связи, при которой часть светового потока, выходящего из монохроматора, управляет током лампы, поддерживая световой поток постоянным — позволяет использовать излучение в этой области как источник сплошного спектра. [c.69] При разряде в узком капилляре, наполненном газом под небольшим давлением, при высоких плотностях разрядного тока наблюдается сплошной спектр, на который накладываются отдельные яркие линии. Это так называемый лаймановский континуум, который возникает в результате разряда в испаренном веществе стенок капилляра. Достоинства такого источника заключаются в большой протяженности сплошного спектра, который распространяется от видимой области до мягкого рентгеновского излучения, и в простоте электрической схемы и установки. Основные недостатки наложение на сплошной спектр линий излучения и поглощения материала стенок капилляра, быстрое разрушение капилляра, а также нестабильность источника, что затрудняет фотоэлектрическую регистрацию спектров. Эти недостатки могут быть частично устранены специальной конструкцией трубок. [c.69] В видимой и ближней инфракрасной областях используются обычно точечные лампы накаливания. [c.70] Для возбуждения спектров испускания кроме сплошных спектров можно использовать и линейчатые. В настоящее время распространены мощные ртутные лампы типа ДСШ-1000, ДСШ-500 и т. д. [c.70] На практике чаще всего пользуются понятием обратной линейной дисперсии dXiai, выраженной в А/мм. Это вели на, показы вающая, какой интервал в ангстремах приходится на 1 мм спектра. Чем выше дисперсия прибора, тем дальше отстоят друг от друга соседние спектральные линии. Однако возможность исследовать эти линии зависит еще от того, насколько четко они будут изображены прибором, т. е. от разрешающей силы прибора R = Я/АЯ, где АХ — минимальное расстояние между двумя линиями, которые видны раздельно. Разрешающая сила зависит от дифракции света на входном и выходном отверстиях прибора, несовершенства изготовления оптических деталей и юстировки прибора. [c.70] Это соотношение дает значение максимально возможной для данного прибора разрешающей силы. [c.71] В электронной спектроскопии применяются приборы как с призмами, так и с дифракционными решетками в качестве диспергирующих элементов, кроме того, часто применяются приборы, в которых используются призмы и решетки одновременно. [c.71] Это накладывает ограничения на возможность использования призм в коротковолновой области спектра, где начинает сказываться поглощение материала, из которого они сделаны. Кроме того, чем больше призма, тем труднее найти достаточно однородный материал для ее изготовления, поэтому часто используют автоколлимационную систему, в которой в качестве диспергирующего элемента используют полу-призму с посеребренной или алюминированной задней гранью. [c.71] Это — одна из призм постоянного отклонения (рис. 2.4). [c.71] Преимуществом дифракционной решетки является возможность использовать ее в любой области спектра, недостатком — возможность перекрывания спектров различных порядков и в связи с этим необходимость применять дополнительные светофильтры для выделения сравнительно узкой спектральной области. [c.72] В некоторых моделях приборов предварительная монохромати-зация производится призмой, а затем ставится дифракционная решетка с большой дисперсией. [c.72] Вещество, из которого делают призмы, должно обладать большой дисперсией, но в то же время быть прозрачным в исследуемой области спектра. Поэтому наиболее эффективно призма работает в области, близкой к границе поглощения вещества, где изменение показателя преломления уже велико, а поглощение еще мало. [c.72] В видимой и близкой инфракрасной областях используют специальные сорта оптического стекла, в ультрафиолетовой — кварц, сильвин, КС1, фтористый литий LiF. [c.72] Фокусирующая оптика может быть выполнена как в виде линз из соответствующего материала, так и в виде вогнутых (обычно сферических) зеркал. Недостатком линзовой оптики является хроматическая аберрация — зависимость фокусного расстояния линЗы от длины волны проходящего света. Фокусное расстояние вогнутого сферического зеркала зависит только от его радиуса. Обычно используются зеркала с наружным алюминированным слоем если не применено специальное защитное покрытие напыленного алюминия, следует быть чрезвычайно осторожным при перестановке и чистке зеркал. [c.72] В далекой ультрафиолетовой области распространено использование вогнутых дифракционных решеток, которые одновременно являются и диспергирующим и фокусирующим элементом. [c.72] Вернуться к основной статье