Детекторы ИК с преобразованием Фурье ИФС

Рис. 5-17. Оптическая схема ИК-детектора с преобразованием Фурье.

При использовании метода фурье-преобразования в спектроскопии ЯМР образец подвергают действию излучения, которое соответствует некоторому непрерывному интервалу частот (так называемое белое излучение). Во избежание насыщения системы излучение подается очень короткими импульсами. После импульса ядра испускают поглощенную энергию. Спектр этого излучения состоит из резонансных частот всех ядер в образце. Если имеются два невзаимодействующих между собой ядра, то испускаются две частоты VA и хх- Эти две частоты создают в детекторе картину биений , по которой можно рассчитать уа и хх- Такой процесс называют фурье-преобразованием. В случае нескольких частот анализ картины биений требует использования небольшой ЭВМ. Преимуществом метода фурье-преобразования является значительное увеличение чувствительности, обусловленное тем, что за время одного импульса детектируются одновременно все резонансные частоты, а не одна, как это имеет место при обычной спектроскопии ЯМР. Таким образом, можно использовать меньшее количество образца и исследовать спектры менее распространенных изотопов, например с. [c.502]

Основы теории детекторов на основе ИК-спектроскопии с преобразованием Фурье и их устройство [c.188]

В последние годы ведутся интенсивные исследования по использованию в качестве детекторов ИК-спектрофотометров с преобразованием Фурье, что позволит повысить их чувствительность примерно на порядок. [c.159]

В случае комбинированной системы КГХ/ИФС инфракрасные спектры элюируемых компонентов регистрируются последовательно по мере их выхода из колонки. Элюат поступает в световую трубку, в которой молекулы поглощают излучение с точно определенной частотой. Чувствительность детектирования зависит от наличия в составе молекулы тех или иных функциональных групп. Если молекула сильно поглощает ИК-излуче-ние, хорошие спектры могут быть получены при поступлении в детектор всего лишь 1 нг вещества. Современные компьютеризированные ИК-спектрометры с преобразованием Фурье дают [c.38]

Во все возрастающей степени детектирование загрязнителей окружающей среды будет осуществляться с привлечением спектральных детекторов, которые обеспечивают селективное обнаружение отдельных веществ. Сегодня комбинированные системы, сочетающие капиллярную хроматографию с масс-спектрометрией (КГХ/МС), инфракрасной спектрометрией с преобразованием Фурье (КГХ/ИФС) и атомно-эмиссионным детектированием (КГХ/АЭД), являются наиболее мощными из доступных приборов. Наряду с высокой чувствительностью, они обеспечивают селективность, базирующуюся на структурном анализе неизвестных компонентов. [c.33]

Параллельный пучок света от источника делится на две примерно равные по интенсивности части, одна из которых отражается от неподвижного зеркала М, а другая — от перемещающегося Мо, затем обе части соединяются, интерферируют и направляются на образец и детектор. Разность хода двух лучей меняется из-за перемещения М , поэтому меняется во времени интенсивность суммарного пучка, регистрируемого детектором. За время порядка 1 с прибор может произвести считывание 1000 точек. Путем преобразования Фурье этот зависящий от времени сигнал переводится в функцию интенсивности от частоты. Огромным достоинством Фурье-спектроскопии является ее быстродействие. Кроме того, здесь используются параллельные пучки и вся энергия источника одновременно проходит через прибор, а разрешающая способность определяется только длиной хода подвижного зеркала и емкостью памяти ЭВМ. [c.434]

К хроматографам не предъявляется каких-либо дополнительных требований, помимо тех, о которых шла речь во введении. Для полностью автоматического режима работы, однако, представляется целесообразным, чтобы управляющие сигналы могли сниматься непосредственно с детектора или же усилителя хроматографа и направляться для обработки в вычислительную машину спектрометра. Вообще говоря, в конструкции спектрометра должны быть предусмотрены возможности для подобной комбинации. Это касается как интерфейса, так и программного обеспечения вычислительной машины. Большинство современных коммерческих ИК-фурье-спектрометров создано именно по такому принципу, поскольку сочетание хроматографического и спектроскопического методов в существенной мере расширяет возможности этих пока еще довольно дорогих по сравнению с обычными спектрометрами приборов. Инфракрасные фурье-спектрометры, пригодные для сочетания хроматографии и спектроскопии, работают по принципу интерферометра. Их, как правило, подключают к высокопроизводительным вычислительным машинам, которые при помощи техники преобразования Фурье рассчитывают инфракрасные спектры из сложных интерферограмм. Менее чем за одну секунду может быть измерена интерферограмма для спектральной области 500—4000 см , причем достигаемое при этом разрешение 5—10 см вполне достаточно для качественной интерпретации спектра. В зависимости от техники измерения требуемое для этого количество образца составляет обычно 1— 10 мкг. Если определенная фракция будет удерживаться в газовой кювете в течение некоторого времени (метод остановленной струи), то спектры можно получить, располагая всего лишь несколькими нанограммами вещества. [c.264]

Из выражения (3.5) видно, что для оптимизации отношения сигнал/шум желательно иметь большой объем образца V и большое (э- Единственное ограничение на схемы с точки зрения восприятия сигнала состоит в том, что добротность должна удовлетворять условию сигнал свободной индукции успевает заметно измениться. Для большинства работ с жидкостями, в том числе для изучения спектров высокого разрешения с преобразованием Фурье, нижний предел 1 — около 10 мкс (т. е. в сигнале ЯМР отсутствуют компоненты с частотой выше 100 кГц). Таким образом, при 15 МГц нам хотелось бы иметь около 230. Если сравнить это значение с малым , нужным для передатчика, то можно видеть, что необходимо проявить некое хитроумие, чтобы одновременно удовлетворить требованиям, предъявляемым передатчиком и приемником. Какой-то компромисс нужен и в отношении объема катушки образца. Кроме того, можно показать, что для достижения наибольшей чувствительности приемника индуктивность приемной катушки должна быть велика. Из формулы (3.5) следует также, что отношение сигнал/шум зависит от полосы пропускания детектора. [c.67]

Все большее распространение получают сейчас масс-спектрометры с фурье-преобразованием. Устройство таких приборов очень простое. Они содержат ловушку ионов, образуемую шестью электродами, которые помещены в высокий вакуум и однородное магнитное поле (сверхпроводящий магнит). Такая ячейка одновременно может быть источником ионов, масс-анализатором и детектором, разделенными во времени, но не в пространстве. Будучи ионными ловушками, масс-спектрометры с [c.53]

Из-за того что при детектировании обычно используется так называемая гетеродинная схема, наблюдаемые частоты не являются истинными резонансными частотами, а равны разностям между ними и приложенной частотой. Если эта последняя выбрана так, что попадает в диапазон Д, как показано на рис. 5.1 пунктиром, то одни разности получатся положительными, а другие — отрицательными. Однако, поскольку данные регистрируются во время СИС, детектор не может различить положительные и отрицательные частоты, так что в спектре, полученном после преобразования Фурье, линии, лежащие слева и справа от ВЧ, будут перемешаны (например, линии 8 и 12 па рис. 5.1 в спектре после преобразования окажутся вблизи друг друга). Однако поскольку положительные и отрицательные частоты отличаются по фазе, то для распутывания спектра можно использовать два фазовых детектора однако обычно используется только один фазовый детектор, и эта трудность преодолевается тем, что частоту ВЧ-импульса выбирают либо выше, либо ниже, чем все ожидаемые резонансные частоты. Однако не следует выбирать эту частоту далеко отстоящей от диапазона ожидаемых химических сдвигов, так как при этом А на рис. 5.1 становится больше, и для выполнения условий (5.2) необходимо еще более сильное поле Н1 (т. е. увеличение ВЧ-мощности). [c.108]

В случае комбинированной системы, состоящей из газовой хроматографии и ИК-Фурье спектроскопии, ИК-спектры элюируемых компонентов регистрируются последовательно по мере их выхода из колонки (см. также раздел 4.6.2). Элюат поступает в световую трубку, в которой молекулы полоща-ют излучение с точно определенной частотой. Чувствительность детектирования зависит от наличия в составе молекулы тех или иных функциональных групп. Если молекула сильно поглощает ИК-излучение, хорошие спектры можно получить при поступлении в детектор всего лишь 1 нг вешества. Современные компьютеризированные ИК-спектрометры с преобразованием Фурье дают возможность сравнивать полученные спектры с библиотечными, помогая таким образом идентификации веществ, в то время как наблюдение за специфичными длинами волн позволяет определить, к какому классу ЛОС они прина,цлежат, и идентифицировать таким образом альдегиды и кетоны, спирты, эфиры и др. [4, 7, 103, 162]. [c.463]

Постоянная ошибка, не зависящая от частоты, вызывается неправильной настройкой фазового детектора, в результате чего возникает смесь сигналов поглощения и дисперсии в точности так же, как в обычном стационарном ЯМР-эксперименте. Поскольку, как было описано выше, в процессе преобразования Фурье вырабатываются отдельно синус- и косинус-преобразования, то с помощью линейной комбинации этих двух компонент можно получить чистый спектр поглощения Л (со) [c.117]

Такое наблюдение сигнала называется квадратурным детектированием. Реально оно состоит в использовании двух фазочувствительных детекторов с одинаковыми опорными частотами, ио с различающимися на 90 фазами (рис. 4.19). Для простоты предположим, что первый настроен иа регистрацию косинусной компоненты намагниченности, а второй-синусной (на практике каждый из них регистрирует смесь обеих компонент). Оба сигнала оцифровьшаются отдельно друг от друга и становятся действительной и мнимой частями комплексного спектра. После выполнения комплексного преобразоваиня Фурье мы получим правильно распределенные положительные и отрицательные частоты. Чтобы понять, почему это происходит, нам пришлось бы углубиться в математику преобразования Фурье дальше, чем это нужно неспециалисту. Одиако мы вполне можем понять происходящее на качественном уровне, если используем одно из известных свойств преобразования Фурье сохранение симметрии функции. [c.119]

Для практического использования преимуществ фурье-преобразования необходимы очень прецизионные механизмы передвижения, точный позиционер движущегося зеркала на основе He-Ne-лaзepa (в нанометровом диапазоне, почему ) и быстродействующая система обработки цифровых данных. Улучшения отношения сигнал /шум можно также достичь, объединяя несколько тысяч интерферограмм перед проведением фурье-преобразования. Современные ИК-спектрометры с фурье-преобразованием (ИКФП-спектрометры), оборудованные КРТ-детекторами (детекторами на основе теллуридов кадмия-ртути) для среднего ИК-диапазона могут обработать до 80 интерферограмм в секунду, провести фурье-преобразование для 4000 точек данных менее чем за секунду и представить обычный ИК-спектр с обычным разрешением до 1см . Однако при больших временах измерения можно получить гораздо лучшее разрешение. [c.176]

До сих пор в данной главе мы предполагали, что комплексный сигнал 5" ( 1, Н) = 5х( ь Н) + Н) регистрируется за время 1% с помощью квадратурного фазового детектора. Это позволяет получить информацию о знаке резонансной частоты ш . Последующее комплексное фурье-преобразование по обоим измерениям дает 2М-спектр с четырьмя различными квадрантами. [c.414]

В некоторых случаях может оказаться доступной регистрация только вещественного сигнала Вх к, Ь) с помощью одноканального фазового детектора. В этом случае несущая частота выбирается обычно такой, чтобы все резонансы были одного знака, и по (г вычисляется вещественное преобразование. Одноканальная регистрация не является помехой для определения с помощью комплексного фурье-преобразования по 1 относительных знаков и ш (например, в 2М 7-спектроскопии) или для получения спектров в чистой моде посредством вещественного фурье-преобразования по 1 (например, в корреляционной 2М-спектроскопии). На рис, 6,6.7 проиллюстрировано следствие такого подхода для схематически изображенного корреляционного 2М-спектра. [c.414]

ПОЛЯ Яо или частоты спектрометра. В некоторых случаях (см. ниже) это дает возможность производить накопление сигнала в отсутствие жесткой стабилизации условий резонанса, необходимой в экспериментах с фазовым детектором. К сожалению, диодный детектор обладает рядом недостатков. Широкая полоса пропускания дает низкое отношение сигнала к шуму. Характеристика диодного детектора нелинейна эффективность детектирования сигнала, превышающего 0,5 В, больше, чем сигналов меньше 0,5 В. Поэтому диодный детектор необходимо калибровать. Нечувствительность к фазе ВЧ-сигнала не позволяет применять его 1) в экспериментах с преобразованием Фурье, 2) во многих экспериментах с последовательностями КПМГ и 3) экспериментах с накоплением сигнала при 5/Ы < 1 [18]. [c.71]

Иа рис. 5-17 приведена оптическая схема ИК-детектора с преобразованием Фурье. Излучение от ИК-источника проходит через интерферометр. Разделитель лучей иронускает часть иучка к движущемуся зеркалу, отражая другую его часть на закрепленное зеркало. После отражения иучков от движущегося и закреиленного зеркала свет рекомбинируется на разделителе лучей. Зеркала расположены таким образом, что длины путей пучков света различны. Поэтому ири объединении лучей они не совпадают по фазе, в результате чего наблюдается интерференция с усилением и ослаблением. Рис. 5-18 иллюстрирует возникновение интерференции с усилением и ослаблением для монохроматического света. Система интерференционных полос с усилением и ослаблением для всех длин волн, достигающих детектора, называется интерферограммой (интерференционной картиной) (рис. 5-19). [c.87]

В последнее время в качестве элюента использовали воду при разделении на гидроксилированном силикагеле. Вода как элюент представляет интерес с экономической точки зрения (доступна, дещева), а таюке с точки зрения безопасности (нетоксична). При использовании воды в качестве элюента появляется возможность более эффективно применить пламенный ионизационный и другие типы детекторов. В качестве элюентов в ВЭЖХ с ИКС-детектором с Фурье-преобразованием применяли дейтерииро-ванные соединения (СОзСЫ, ВгО). [c.307]

Для индуцирования ЯМР-переходов необходимо дополнительно подавать на образец еще и РЧ поле Вь которое поляризовано перпендикулярно полю Во - статическому магаитному полю. РЧ поле создается передатчиком и через катушку-резонатор подается на образец. При этом в импульсном ЯМР передатчик создает мощные импульсы малой длительности (несколько мкс), а в с -спектроскопии на образец непрерывно подается сигаал малой мощности. СигаалЯМР детектируется либо той же (передающей) катушкой, либо приемной. Этот слабый сигнал, как правило, от 10 до 10" В, перед обработкой должен быть усилен, прежде чем будет проведена его регистрация с помощью фазочувствительного детектора. В с у-спектроскопии сигнал непосредственно подается на самописец, а в фурье-спектроскопии - на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в ЭВМ. Этот изменяющийся во времени сигнал подвергается фурье-преобразованию и вновь подается на устройство вывода информации - самописец или экран графического дисплея. [c.51]

В последнее время появились работы, в которых методы,. -основанные на преобразовании Фурье, применялись в хроматографии. В работе [40] отмечается, что при использовании хроматографии в физико-химических исследованиях представляют интерес процессы, протекающие непосредственно в колонке. На форму хроматографических пиков кроме этих процессов влияют также побочные диффузионные процессы, име-Ю1ЩИ место в коммуникациях и детекторе. При точных измерениях необходимо вносить соответствующие поправки. Для этой цели предложен метод, основанный на использовании преобразований Фурье. Суть метода заключается в следующем. Регистрируют хроматографические пики для системы [c.145]

Газовая хроматография с инфракрасным детектированием в настоящее время подразумевает использование инфракрасных спектрометров с фурье-преобразованием (ФПИК). Несмотря на то, что в ранних работах [14.2-5] в качестве ГХ-детекторов использовали приборы с решеточными монохроматорами, их широкое применение для следового органического анализа затруднялось из-за ряда недостатков. В основном решеточные приборы фуржциониро-вали слишком медленно и были малочувствительными для успешного использования в качестве ГХ-детекторов в органическом анализе следов. [c.609]

Излучение источника делится светоделительной пластиной на равные потоки, которые направляются на неподвижное и движущееся зеркала. Обычно движущееся зеркало перемещается с постоянной скоростью, поэтому разность хода двух лучей меняется во времени. Отраженные лучи интерферируют на светоделителе, в результате 50% излучения возвращается к источнику, а 50% достигает детектора. На детекторе измеряется интенсивность излучения как функция разности хода лучей. Такой сигнал называется интперферограммой, являющейся фурье-преобразованием спектра. Для одного монохроматического источника интерферограмма представляет собой косинусоидную функцию две монохроматические линии образуют более сложный сигнал (рис. 9.2-9). [c.175]

Ценным методом является пиролитическая хроматография. Пиролизу при 600 °С подвергают главным образом остаток после экстракции резины растворителем, летучие продукты пиролиза разделяют хроматографически. Полученные пирограммы сравнивают с хроматограммами из банка данных и надёжно идентифицируют полимер. Применение масс-спектрометра или ИК-спектрометра с Фурье-преобразованием в качестве детектора помогает полностью разделить и установить продукты пиролиза. [c.583]

Газовая хроматография (ГХ) — наиболее важный метод разделения летучих органических веществ. После середины 1950-х гг. разработано множество детекторов для газовой хроматографии некоторые из них обладают отличной чувствительностью и/или селективностью (см. разд. 5.1). Однако движущей силой для разработки и создания гибридных систем ГХ-МС и ГХ-ФПИК (ИК-спектроскопия с фурье-преобразованием) была необходимость бесспорного детектирования разделенных соединений. [c.598]

Другие типы масс-спектрометров. В меньшей степени в газовой хроматографии используют другие масс-спектрометрические детекторы. Это масс-спектрометры с фурье-преобразованием (ФП-МС), времяпролетные масс-спектрометры (ВП-МС) и тандемные масс-спектрометры (МС-МС). В большинстве случаев значительно более высокая стоимость и сложность проведения эксперимента препятствуют широкому использованию этих методов. Будучи очень популярным для ВЭЖХ-детектирования, метод МС-МС реже используется в ГХ. Преимущества очень высокой селективности МС-МС-устройства при различных режимах работы очень привлекательны и могут быть решающими для определения соединений на низком уровне в сложных матрицах (например, определение диоксинов в объектах окружающей среды). [c.606]

Чувствительность метода определяется типом хроматографического детектора. Широко применяется пламенно-ионизационный детектор, однако при массе образца более 1 мг следует использовать катарометр, а при идентификации полимеров с гетероатомами - селективные детекторы. Одним из самых информативньгх детекторов является масс-спектрометр, который позволяет проводить идентификацию разделяемых на колонке продуктов по их масс-спектрам [35]. Д/гя идентификации продуктов пиролиза успешно используют ИК -спегстрометры с Фурье-преобразованием. [c.71]

Рнс. 6.6.7. Квадратурная и одноканальная регистраиня за период времени 1г. Как и иа рис. 6.6.4, кружки означают диагональные мультиплеты в корреляционном 2М-спектре трехспиновой системы. Соответствующие зеркальным путям Р- и N- игнaлы обозначены темными и светлыми кружками соответственно. Слева несущая частота находится в пределах спектра, комплексный сигнал регистрируется квадратурным детектором и комплексное 2М фурье-преобразоваиие дает четыре различающихся по информативности квадранта два класса сигналов можно разделить с помощью описанного в разд. 6.6.3 метода пропорционального времени приращения фазы. Справа с помощью одноканального детектора записывается вещественный сигнал, при этом несущая частота находится с одной стороны спектра вдоль оп, сначала вычисляется вещественное фурье-преобразование относительно (г и затем комплексное преобразование по II. [c.415]

Разность хода лучей в плечах интерферометра может меняться при поступательном перемещении одного из зеркал по известному закону — при необходимости под управлением компьютером. При перемещении зеркала через детектор проходят последовательно яркие и темные полосы, так называемые интерференционные полосы. Если источник обладает широким спектром излучения, интерференционная картина получается очень сложной. Кривая зависимости интенсивности сигнала детектора от разности хода называется интерферограммой. Подсоединенный к детектору компьютер переводит интерферограм-мы в оптический спектр (зависимость интенсивности от частоты) при помощи методов фурье-преобразования. Одно из главных различий между спектрами этого типа и обычными приборами заключается в том, что на исследуемую пробу воздействует излучение одновременно всех длин волн, присутствующих в спектре источника, а не происходит последовательное изменение длин волн излучения, действующего на образец. [c.115]

Сигнал детектора (интерферограмма) поступает в ЭВМ (10) для фурье-преобразования и дальнейшей обработки (сравнения с банком справочных данных, т.е. банком ИК-спектров, и выдачи результатов и дентификации). Для повышения надежности идентификации одновременно с первой снимается и вторая хроматограмма с пламенно-ионизационным детектором (4) [5]. [c.410]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология