Материалы для призм, используемых в ИК-области спектра

Используемый диапазон спектра зависит от степени прозрачности для него оптических деталей, т. е. от их материала и качества. Он ограничен и особенностями конструкции приборов каждого типа. В призменных приборах обычно используют призмы из кварца или некоторых сортов оптического стекла. Другие оптические детали подбирают в соответствии с материалом призмы. В дифракционных приборах их выбирают в зависимости от изучаемой области спектра. [c.72]

Оптические материалы. В ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра для изготовления оптических деталей (призм, окошек и т. д.) широко применяется кристаллический и плавленый кварц. Этот материал хорошо обрабатывается, устойчив к внешним воздействиям, однако довольно дорог. Поэтому в видимой и ближней инфракрасной областях (от 350 нм до 2,5 мкм) обычно используют оптическое стекло, существующее в настоящее время в большой разновидности. [c.163]

Что именно использовать в качестве вспомогательного элемента (призму или решетку, работающую в первом порядке), определяется на основании конкретных требований, предъявляемых к прибору и призма, и решетка имеют свои достоинства и недостатки. Линейная дисперсия при небольших преломляющих углах пропорциональна дисперсии материала призмы йп/ёХ, которая при переходе в длинноволновую область быстро возрастает, тогда как дисперсия решетки в пределах одного порядка очень мало зависит от длины волны. Поэтому в случае скрещивания решетки с призмой строчки спектра получаются кривыми — форма их приближенно воспроизводит зависимость показателя преломления материала от длины световой волны при этом строчки более низких порядков (с большими длинами волн) располагаются теснее друг к другу. В случае скрещивания двух решеток строчки [c.94]

В поляризационных фильтрах используют поляризаторы инфракрасного излучения, например призму Николя, наборы из селеновых пластинок или пластинок хлористого серебра. Излучение, проходя поляризатор, расщепляется на два луча — обыкновенный и необыкновенный. Плоскости поляризации лучей взаимно перпендикулярны, а фазовый сдвиг зависит от толщины материала и скорости распространения, которая различна для этих лучей. Выходящие лучи соединяются во втором поляризаторе и излучение на выходе зависит от фазового сдвига обоих лучей. Если фазовый сдвиг выражается нечетным числом полуволн, то в результате интерференции получается ослабление излучения. Если сдвиг выражается целым числом длин волн, то излучение усиливается. Поляризационные фильтры используют главным образом в видимой области спектра, в инфракрасном диапазоне их применяют редко. [c.162]

Спектры внутреннег о отражения наблюдают, когда исследуемый образец находится в контакте с призмой из оптически менее плотного материала излучение проходит сначала через призму и ее границу с образцом под углом, превышающим критический (т.е. угол падения, при к-ром преломление света в образец прекращается), а затем проникает в образец (на глубину до 1 -2 мкм), где теряет часть своей энергии и отражается. Таким образом получаются спектры нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). В качестве материала призм используют прозрачные в разл. областях спектра материалы в частности, кварц, оксиды цинка и магния, сапфир, кремний, фторид кальция, сульфид мышьяка, германий, GejjSejoASij, селениды мышьяка и цинка, хлориды натрия, калия и серебра, бромиды калия и серебра, теллурид кадмия, алмаз. [c.395]

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]

Дисперсия призменных приборов в длинноволновой части спектра всегда меньше, чем в коротковолновой, поэтому спектр сильно сжат в длинноволновой области и растянут в коротковолновой. Это определяет выбор сменной оптики в спектральных приборах. Область пропускания призм всегда значительно шире, чем применяемая для работы (см. таблицу 1), так как для каждой области спектра используется призма из материала, обеспечивающего максимальную дисперсию. [c.54]

Для ультрафиолетовой области спектра применяются главным образом методы с использованием призмы, изготовленной из испытуемого материала, и фотографической регистрации спектра. В некоторых работах [14—16] для увеличения точности измерения в качестве диспергирующего элемента используют две призмы одна с известной дисперсией (в видимой области), другая из испытуемого материала. [c.21]

В некоторых оптических приборах весьма существенную роль играют поляризаторы. Известны различные виды поляризующих устройств — призмы, поляроиды, пленочные поляризаторы, последние из которых обладают рядом преимуществ. Пленочные поляризаторы, наряду с высокими поляризационными свойствами, характеризуются и хорошим пропусканием света различных областей спектра. Кроме того, можно изготовлять эти устройства любых размеров и использовать в качестве основного материала обычные оптические стекла или кварц. [c.143]

Если образец обладает поглощением в ИК-области (аттенюатор), модуль НПВО монтируют в камере образца ИК-спектрометра и регистрируют спектры, подобные ИК-спектрам пропускания. Глубина проникновения зависит от длины волны излучения, показателей преломления материала образца и призмы и от угла падения. Эмпирически установлено, что эта величина составляет порядка нескольких десятых длины волны излучения, т. е. единицы и доли мкм. Изменяя угол падения, можно в определенной степени проводить послойный анализ. В промышленно выпускаемых модулях НПВО для улучшения чувствительности используются многоходовые кюветы на основе трапецеидальных или стержневидных отражающих элементов. [c.183]

Можно показать, что дифракционные решетки как диспергирующие элементы имеют много преимуществ по сравнению с призмами. Так, поскольку можно изготовить решетки со значительно большей поверхностью, чем призмы, при одинаковой разрешающей способности, прибор, снабженный решеткой, может пропустить энергию на порядок большую, чем призменный спектрометр. Дифракционные спектрометры, однако, имеют один существенный недостаток в них происходит наложение спектров высшего порядка на рабочий участок. Для области ниже 200 см" в длинноволновых инфракрасных спектрометрах в качестве диспергирующего элемента используются исключительно решетки. Поперечное сечение решеток А лимитируется в основном их стоимостью и наличием подходящего, материала. Следует учитывать 2—389 [c.33]

В абсорбционной спектроскопии применяются кюветы )азных размеров, изготовленные из кварца или стекла. < ак и призмы, кюветы сделаны из материала, обладающего высокой пропускной способностью в определенной части спектра. Кварцевые кюветы пригодны для измерений как ультрафиолетовой, так и в видимой области стеклянные же могут быть использованы только в видимой области. [c.189]

Источник излучения должен давать непрерывное излучение по всей области спектра. В УФ-области в качестве такого У сточ-ника используют водородную или дейтериевую лампу, в видимой области — лампу накаливания, в ИК-области — силитовые стержни, нагретые до определенной температуры (глобары). Поглощающий образец может быть помещен как непосредственно поме источника излучения (в спектрометрах для ИК-области), так и после монохроматора (в УФ-спектрофотометрах). С помощью монохроматора на выходной щели прибора получают монохроматическое излучение (излучение одной онредеденной длины волны). Разложение излучения осуществляется с помощью призм, которые в зависимости от узкой области спектра изготовляются из различного материала (кварц, стекло, КаС1, КВг и др). Во многих приборах вместо призм используют дифракционные решетки (с различным количеством штрихов на 1 мм в зависимости от рабочей спектральной области). В качестве приемника излучения в УФ- и видимой областях применяются фотоэлементы и фотоумножители, в ИК- [c.35]

Монохроматоры с призмой и дифракционной решеткой. Выше было отмечено, что в дифракционных спектрометрах необходимо отделять друг от друга спектры различных порядков. Со времени появления первых дифракционных спектрометров это разделение осуществляется с помощью предварительных призменных монохроматоров. На рис. 13 приведена схема прибора такого типа — спектрофотометра Весктап IR-9 . Если дифракционные решетки в спектрометре работают в невысоких порядках, например в первом или втором, то разрешающая способность призменного предварительного монохроматора может быть очень низкой, так как он нужен только, чтобы разделить соседние порядки. С ростом же порядка рабочий интервал (область дисперсии) сужается. Это показано в табл. 5. Если бы эту решетку нужно было использовать в пятом порядке, то шестой порядок, который отстоит от пятого только на 0,4 мк, пришлось бы отделять в области, где дисперсия материала призмы невелика. К тому же щель призменного монохроматора должна быть достаточно широкой, чтобы заполнить наиболее широкую щель монохроматора с дифракционной решеткой. В широкодиапазонном спектрометре в силу всего этого выгоднее использовать несколько дифракционных решеток, работающих в невысоких порядках. [c.39]

В отличие от средней ИК-области спектра для дальней ИК-области почти не существует материалов для окошек. Нет подходящих материалов и для призм. sl, имеющий наиболее длинноволновую границу пропускания из всех галогенидов щелочных металлов, может быть использован в виде тонких пластинок в области до 50 мк. Кристаллический кварц, непрозрачный в области от 4,5 до 45 мк, очень удобен как фильтр, отрезающий среднюю ИК-область, и может использоваться в виде тонких пластинок как материал окошек, продлевая длинноволновую границу за пределы пропускания sl. В качестве материала окошек для газовых кювет широко используется полиэтилен, но он непригоден в качестве окошек для исследования тонких слоев жидкости из-за недостаточной жесткости. Пленка из чистого полимера не имеет полос поглощения за пределами 25 мк. Поглощение вблизи 200 в некоторых типах полиэтилена, вероятно, обусловлено примесью. Из известных неорганических материалов только алмаз прозрачен и в средней, и в дальней ИК-областях спектра, поэтому он очень удобен в качестве материала окошек для приемников излучения. Алмазы доступной стоимости имеют размеры не более 6 мм в диаметре. Их можно использовать в качестве окошек в дальней ИК-области для микрокювет вместе с зеркальной микроприставкой-конденсором, описанной выше. Ни один из этих материалов не годится для изготовления призм — диспергирующих элементов приборов. В качестве последних в дальней ИК-области используются исключительно дифракционные решетки. [c.61]

Призмы. Для изготовления призм обычно берут вещество с большой дисперсией. Однако при выборе материала необходимо учитывать его прозрачность для тех лучей, для разложения которых предназначается призма. Так, если призма предназначена для разложения коротких ультрафиолетовых лучей, то ее готовят из флуорита (СаРз), для разложения более длинных ультрафиолетовых лучей, непосредственно примыкающих к видимой части спектра, используют кварц. Призмы для разложения видимых лучей делают из стекла, так как применение флуорита и кварца для изготовления таких призм невыгодно не только потому, что у них малая дисперсия, но и потому, что оптически прозрачные, пригодные для призм образцы этих кристаллов редки и дороги. Призмы из кристаллических Na l и КС1 делают только для разложения инфракрасных лучей далекой области спектра, хотя эти кристаллы прозрачны и для других лучей. Эти вещества растворимы в воде и очень гигроскопичны, на воздухе от влаги они быстро мутнеют, и их приходится прикрывать пластинками из флуорита или кварца. На рис. 96 приведены данные о прозрач- [c.154]

Дифракционные решетки были впервые применены для получения инфракрасных спектров еще в 1910 г., однако вплоть до настоящего времени в большинстве спектрометров в качестве диспергирующей системы использовались призмы. Таким образом, доступный спектральный интервал естественно ограничивался оптическими свойствами материала призм. Поскольку в большинстве приборов применяется оптика из хлористого натрия или бромистого калия с пределами пропускания 650 и 400 см соответственно, область частот ниже 400 см получила название дальней , или длинноволновой , инфракрасной области. С применением в монохроматорах призм из бромистого или иодистого цезия высокочастотная граница дальней инфракрасной области отодвинулась до 200 см Ч Ее низкочастотным пределом считают обычно 10 см далее располагается спектральный интервал, который исследуется с помощью микроюлно-вых методов. [c.8]

Диспергирующие элементы. В качестве основных диспергирующих элементов монохроматоров для оптической области спектра используются призмы и диффракционные решетки. При выборе материала призмы следует помимо всего прочего руководствоваться не только его прозрачностью в интересующей области частот, но и такой важной характеристикой, как дисперсия вещества, из которого изготовлена призма. Речь идет о величине dn dX или dnidv, определяющей зависимость показателя преломления п материала призмы от длины волны X или частоты [c.164]

Наибольший интерес вызывает инфракрасная область спектра. Разработке методов определения показателей преломления в ней посвящено много работ. В работах обзорного характера [17—23] дана оценка пртенимости разных методов в той или иной области, их точности и т. и. Выбор метода определяется поглощающей способностью материала в заданном интервале длин волн. Поскольку в инфракрасной области спектры большинства полимерных материалов имеют много полос поглощения, то применение метода полного внутреннего отражения для измерения показателя преломления в это1 1 области оказывается наиболее оправданным, так как он позволяет применять тонкие слои вещества. Этот метод использован для создания установок на основе рефрактометров типа Аббе с призмами из трехсернистого мышьяка [24] и КВ8-5 [25] в сочетании со спектрометром. Погрешность в определении показателя преломления составляет 3-10 . В работе [21] кроме рефрактометра Аббе для определения показателей преломления жидкостей применяли интерференционный метод и метод отражения. Последний используется для области сильного поглощения и основан на зависимости коэффициента отражения от показателя преломления (см. 1.3). Целесообразность применения того или иного метода зависит от поглощения исследуемого вещества [21]. [c.21]

Монохроматоры. Монохроматор — это оптическая система, выделяющая из всего спектра источника света излучение опредв ленной длины волны. Это обычно призмы, по-разному преломляющие свет разных длин волн, или дифракционные решетки. В видимой области используются обычные стеклянные призмы, но в ультрафиолетовой области они не годятся, поскольку стекло начинает поглощать уже при Я, < 400 нм, поэтому призмы делают из кварца. На самом деле к образцу от монохроматора поступает не монохроматическое излучение, а свет в некотором диапазоне длин волн, называемом спектральной шириной щели. Ширина щели — важный параметр, поскольку она определяет тот диапазон длин волн, при которых на самом деле проводятся измерения. При анализе спектров используется понятие ширина полосы (ДЯ,) —диапазон длин волн, в котором интенсивность прошедшего света больше половины интенсивности при длине юлны максимума пика. Эта величина зависит как от ширины щели 8, так и от обратной линейной дисперсии материала призмы дк/йЗ). Величина дХ йЗ, как видно из табл. 5.2, зависит от длины волны. Данные таблицы хорошо иллюстрируют также, насколько лучше в видимой области применять стеклянные призмы, чём кварцевые. [c.148]

Материал, из которого изготавливаются призмы, выбирается с (расчетом получения мааодималвной дисперсии и хорошей пропускаемости в определенной области спектра. Призмы из стекла используются в видимой области, из кварца — в ультрафиолетовой и ближней инфракрасной области. Призмы по сравнению с дифракционными решетками обеспечивают более чистый спектр. [c.188]

Наиболее часто используется средняя область инфракрасного спектра в связи с этим большая часть приборов работает при длинах волн до 25 мкм (400 см ). В этом случае оптика приборов, призмы, кюветы для образца и другие соответствующие детали должны быть изготовлены из таких материалов, как КВг, СзВг, Т1Вг и т. д. Однако для многих массовых применений предел, связанный с использованием Na l, не является критическим, поэтому этот материал используется во многих серийных приборах. [c.152]

Ход анализа. Используют кюветы из Na l или КВг толщиной 0,02—0,03 мм. В луч сравнения помещают компенсационную пластинку из того же материала. Собственное поглощение кюветы, заполненной четыреххлористым углеродом, по отношению к компенсационной пластинке исключается. Перед анализом необходимо проводить компенсацию, при этом перо должно двигаться в области 1340—1400 см" по линии 100 %-ного пропускания. Затем кювету заполняют анализируемой фракцией и записывают спектр с призмой из Na l в области 1340—1400 см при следующих условиях щелевая программа — 4 скорость регистрации — 12 см /мин время полного отклонения — 32 с масштаб регистрации — 150 мм/100 см ширина пропускаемой частоты — 2 постоянная времени — 2 без замедлителя. [c.255]

Обычные инфракрасные спектрографы охватывают область от 5000 до 650 см-К Главные ограничения обусловлены материалом, из которого изготовлены призмы прибора. Призма разлагает полихроматическое излучение на монохроматические, что позволяет исследовать изменение поглощения образца при изменении длины волны. Результирующий спектр представляет собой график зависимости поглощения или процента пропускания от длины волны (рис. 7-14), Для области от 5000 до 600 м- используются призмы из хлористого натрия, а для области 600— 250 см можно применять призмы из бромистого цезия. В некоторых приборах призмы заменены решетками. Кювета, в которой находится образец, часто (но не обязательно) делается из того же материала, из которого вырезана призма. Кюветы для растворов (например, в воде) делаются из А5С1, СаРг, ВаРз или из специальных оптических материалов, поскольку растворители (такие, как вода) растворяют обычные кюветы из хлористого натрия. Недостаток кювет из хлористого серебра заключается в том, что они темнеют при освещении. [c.235]

Решетки со штрихами, непосредственно нанесенными маши-i ной,— оригиналы —стоят дорого и обычно применяются только в I тех случаях, когда требуется высокая дисперсия или разрешающая I сила, и в тех случаях, когда используются как отражающие решет-f ки в области, где непрозрачность материалов призм исключает I применение какого-либо другого диспергирующего устройства. Если требования к разрешению и резкости спектра не слишком высоки, то для получения спектров могут использоваться дешевые и хорошие решетки— реплики ,—изготовляемые снятием точной копии с оригинала при помощи пластического материала, подобного коллодию. Это особенно относится к репликам решеток, предложенным недавно Вудом для видимой области по четкости рисунка спектра они, повидимому, не уступают оригиналам. Решетки Вуда штрихуются таким образом, что большая часть диф- Драгированного света сосредоточивается в спектре одного из. [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология