Инфракрасная спектроскопия источники излучения

Не все молекулы поглощают инфракрасное излучение. В частности, молекулы с определенными свойства.ми симметрии, как, например, гомоядерные двухатомные молекулы, не поглощают инфракрасного излучения. В более сложных молекулах не все типы колебаний обязательно соответствуют поглощению инфракрасного излучения. Например, симметричные молекулы, как, скажем, этилен, Н,С=СН2, не обнаруживают всех своих колебаний в инфракрасном спектре. Для того чтобы помочь исследованию колебаний таких молекул, часто используется спектроскопия комбинационного рассеяния (КР). Спектр КР возникает в результате облучения молекул свето.м (обычно в види.мой области) известной длины волны. В современных спектрометрах КР в качестве источника света, облучающего образец, обычно используется лазерный пучок (рис. 13-35). Поглощение излучения измеряется косвенным путем. При облучении светом высокой энергии [c.590]

Инфракрасная спектроскопия — широко применяемый аналитический Метод имеется большой выбор приборов различной степени сложности. В принципе все они имеют источник, который обычно включает в себя лампу накаливания. Излучение разлагается при помощи монохроматора. Затем при выбранных частотах измеряется интенсивность света с помощью детектора — как до прохождения через образец, так и после него. Большинство приборов автоматически строят спектраль- [c.151]

Инфракрасная (ИК-) спектроскопия — это один из методов оптической спектроскопии. С помощью ИК-спектроскопии определяют строение молекул и вещества в целом, так как в инфракрасной области расположено большинство колебательных и вращательных спектров молекул. Инфракрасная область — это длинноволновая часть спектра с длинами волн от 0,75 до 300 мкм причем часть спектра в интервале длин от 0,75 до 2,5 мкм называют ближней, от 2,5 до 15 мкм — средней и от 15 до 300 мкм — далекой областью. Этому делению соответствуют ИК-спектрометры, определенные оптические материалы, из которых готовят призмы, источники и приемники электромагнитного излучения. [c.185]

Наиболее распространенными источниками в инфракрасной области спектра являются штифты Нернста и Глобара. Штифт Нернста представляет собой небольшой стержень сечением 1,5—2 мм, длиной 30 мм, состоящий из окислов редкоземельных элементов. Он дает интенсивное избирательное излучение в средней инфракрасной области (в интервале от 5 де 16 мк). Штифт Нернста является идеальным источником излучения для спектроскопии в близкой инфракрасной области спектра, так как работает очень стабильно и дает большую яркость. На рис. 14 приведена примерная кривая распределения излучения штифта Нернста. [c.38]

Колебательная инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия) наряду с электронной спектроскопией в видимой и ультрафиолетовой области — один из важных источников информации о строении молекул. Для получения инфракрасных спектров поглощения используют специальные приборы — инфракрасные спектрометры. Принцип действия их сходен с принципом действия спектрофотометров. Однако для этой области спектра используются специфические источники излучения, специфические методы регистрации излучения и специальные материалы для призм и кювет. [c.155]

Принцип метода РФС заключается в следующем. В исследуемой системе (смеси газов) генерируются тем или иным способом атомы или свободные радикалы. Светом зондирующего источника исследуемые частицы переводятся в возбужденное состояние. Зондирующий источник настроен на длину волны, вызывающую возбуждение. Переход из возбужденного состояния в основное сопровождается излучением (флуоресценцией), что используется для контроля за изменением концентрации этих частиц во времени. Установка включает реактор и соединенные с вакуумной системой СВЧ-генератор для генерирования атомов в разряде, источник зондирующего излучения, приемник возникающей флуоресценции, фильтры и монохроматоры. Источником зондирующего излучения могут быть перестраиваемые лазеры и струевые разрядные лампы. Они охватывают диапазон длин волн от глубокого ультрафиолета до коротковолновой инфракрасной области. Для регистрации флуоресценции используются фотоумножители и счетчики Гейгера. Для кинетических измерений резонансно-флуоресцентная спектроскопия может быть применима в трех различных вариантах, Во-первых, в статических условиях, когда атомы и радикалы генерируются реакционной смесью. В таком варианте РФС-метод предназначался для изучения цепных разветвленных реакций горения водорода и фосфора. Во-вторых, РФС-метод часто используется в струевых условиях в сочетании с СВЧ-разрядом. Это позволяет измерить концентрацию атомов и радикалов и изучать их реакцию с реагентом-газом в объеме или гибель на поверхности. Этим же способом изучаются продукты той или иной элементарной реакции. В-третьих, РФС-метод применяется в сочетании с импульсным фотолизом. Максимальное значение константы скорости бимолекулярной реакции, измеряемой [c.359]

Рамановская спектроскопия гораздо более приспособлена к использованию оптоволоконной технологии, чем инфракрасная спектроскопия. Разработаны оптоволоконные зонды для измерения рассеяния света и люминесценции. При использовании лазера в качестве источника света эти устройства можно применять и для реализации метода рамановской спектроскопии. Эти датчики состоят из оптоволоконного пучка и оптического окна в конце волокон. В пучке оптические волокна распределены таким образом, что в центре находится одно-единственное волокно, по которому идет свет от источника, и несколько других сходных волокон по краям пучка собирают рассеянный пробой свет (рис. 16.4-4). Этот тип распределения волокон обеспечивает максимальную эффективность сбора рассеянного излучения. Линзы обычно фокусируют свет от [c.660]

Приборы, используемые в инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии, близки по принципу действия. Различие в основном заключается в оптической схеме, применяемых источниках излучения и детектирующих устройствах (рис. 12 и 13). [c.29]

При использовании монохроматоров с дифракционными решетками в длинноволновой ИК-спектроскопии наиболее существенной трудностью является отсутствие эффективного источника излучения. В дальней инфракрасной области интенсивность излучения горячих тел значительно меньше, чем в обычном, среднем инфракрасном диапазоне. Для того чтобы изолировать более низкие частоты от высоких и тем самым избежать появления духов, связанных с рассеянным излучением, необходимо использовать фильтры. Положение чрезвычайно осложняется. [c.10]

Наиболее существенной трудностью исследований в дальней инфракрасной области является отсутствие действительно эффективного источника излучения. Открытие источника когерентного длинноволнового излучения с перестраиваемой частотой могло бы произвести настоящую революцию в практике длинноволновой инфракрасной спектроскопии. В последние годы с помощью лазеров получено когерентное излучение на многих частотах в дальней инфракрасной области, однако проблема лазерного источника с перестраиваемой частотой остается пока нерешенной. Генерация длинноволнового инфракрасного излучения с помощью гармоник от микроволнового клистрона не имеет, очевидно, какого-либо практического значения. Таким образом, в настоящее время приходится использовать термические источники, несмотря на все их недостатки, перечисленные ниже. Предполагается, что излучение таких источников приближается к излучению абсолютно черного тела, в связи с чем к ним можно применять хорошо известные законы излучения. [c.31]

В инфракрасной спектроскопии двухлучевая техника имеет по сравнению о однолучевой даже гораздо большие преимущества, чем в видимой и ультрафиолетовой, так как при этом методе устраняется не только влияние непостоянства излучения источника, но также и такие характерные для инфракрасной спектроскопии затруднения, как влияние атмосферного поглощения или поглощение в оптике прибора и дрейф нуля термостолбика или болометра. Поскольку конечные показания выражаются при этом в процентах пропускания по всему спектру, то автоматически исчезает необходимость в трудоемких пересчетах отдельных показаний энергии для источника и поглощающего вещества. [c.143]

Методы, которые дают информацию о У-структуре, — это методы, использующие излучение или частицы, которые взаимодействуют с жидкостью только в течение короткого периода времени и обмениваются регистрируемой долей своей эиергии с молекулами в жидкости. Инфракрасная и рамановская спектроскопия так же, как и неупругое рассеяние нейтронов, удовлетворяет этим требованиям и является главным источником информации о У-структуре жидкости (рис. 4.2). Рассеяние нейтронов дает информацию о промежутках времени продолжительностью 10 " с. Поскольку это время совпадает с периодом Тп, рассеяние нейтронов является полезным методом исследования природы перемещения временных положений равновесия. Исследования релаксации диэлектрической поляризации и ядерного магнитного резонанса применяются для определения среднего времени между перемещениями. Порядок, в котором ниже рассматриваются свойства воды, основан на временном масштабе, о котором дают информацию указанные методы. [c.159]

Источники излучения. Все используемые в оптической спектроскопии источники излучения являются излучателями непрерывного спектра. Для инфракрасной спектроскопии, а также для спектроскопии в видимой области, используют раскаленные излучатели для ультрафиолетовой спектроскопии — специальные газоразрядные лампы. Распределение интенсивности излучения по спектру для идеального термического излучателя описывается законом Планка для излучения энергии абсолютно черным телом. В широком диапазоне частот интенсивность излучения различна. Особенно мала она в самом конце длинноволновой области после прохождения максимума, ближе к концу коротковолновой области, интенсивность излучения быстро падает. Радиационные свойства излучателя и положение максимума интенсивности определяются температурой, химическим составом и состоянием поверхности этого излучателя. Испольчуемые в ультрафиолетовой области водородная и аейтериевая лампы характеризуются почти равномерным спектральным распределением энергии в интервале частот 33 ООО—50 ООО см ( 300—200 нм) [401. Сведения о наиболее часто используемых излучателях непрерывного спектра приведены в табл. 5.18. [c.235]

В видимой области можно применять любой бесцветный растворитель. Легко доступные метанол, этанол, диоксан и хлороформ имеют в ближней ультрафиолетовой области пределы пропускания до 240 ммк. Чистые насыщенные углеводороды, такие, как я-гексан и циклогексан, пропускают при более коротких длинах волн, и их можно использовать в тонких слоях вплоть до 175 ммк. Хотя интенсивности ультрафиолетовых полос изменяются в широких пределах, наиболее полезные для структурных исследований полосы имеют 8 10 000, Т. е. почти на два порядка больше, чему инфракрасных полос. Поэтому применяются весьма разбавленные растворы, так как если г = 10 , то при концентрации 10 моль1л оптическая плотность раствора в кювете толщиной 1 см составляет 1,0—величину, удобную для измерений. Для измерений необходим объем раствора 1 мл, так что обычно бывает достаточно 0,1 миллимоля вещества это весьма важно, особенно когда в распоряжении имеются очень небольшие количества природного продукта. Кюветы, обычно толщиной от 0,1 до , Осм, помещают между монохроматором и детектором. При таком расположении не происходит фотохимического разложения под действием излучения водородной лампы. В инфракрасной спектроскопии поступают иначе, помещая образец между источником и монохроматором. [c.189]

Длина волны излучения К является основной величиной, с которой приходится иметь дело спектроскописту. Более логично было бы для характеристики излучения пользоваться частотами V = с1%, волновыми числами V = v/ o или круговыми частотами со = 2яv (с — скорость света в данной среде, Со — скорость света в вакууме). Эти величины определяются только свойствами источника, в то время как длина волны зависит от показателя прелом.ления среды. Частотами и волновыми числами обычно пользуются ири исследовании радио- и инфракрасного диапазонов. Изучение этих областей развивалось значительно позднее спектроскопии видимого и ультра-( иолетового излучения, для которых еще привычнее измерять длины волн, г не частоты. Все табличные данные в литературе приведены в длинах волн, а не в волновых числах. Это, в сущности, и определяет традицию употребления величины к как основной количественной характеристики спектральных линий. [c.12]

Абсорбционная спектроскопия исследует поглощательную способность веществ. Абсорбционный спектр (спектр поглощения) получают следующим образом вещество (пробу) помещают между спектрометром и источником электромагнитного излучения с определенным диапазоном частот. Спектрометр измеряет интенсивность света, прошедшего через пробу, по сравнению с интенсивностью первоначального излучения при данной длине волны. В этом случае состояние с высокой энергией также имеет короткий период жизни. В инфракрасной области поглощенная энергия обычно переходит в тепло, т. е. температура образца (или раствора) растет в процессе снятия спектра. В ультрафиолетовой же области поглощенная энергия обычно вновь переходит в свет в некоторых случаях она может индуцировать фотохимические реакции. [c.9]

Однако подлинную революцию в спектроскопии КРС совершили лазеры. Чрезвычайно высокая яркость, почте полная поляризация и высокая монохроматичность излучения лазеров (последние два свойства ярко выражены у газовых лазеров) делают их великолепными источниками возбуждения спектров КРС. К тому же в настоящее время практически доступны лазеры, излучающие в интервале длин волн от ближней инфракрасной до ультрафиолетовой области. Применение лазеров многократно расширило возможности спектроскопии КРС. [c.6]

Градуировка по длинам волн чаще всего осуществляется путем регистрации с помощью данного прибора спектров эталонных веществ, т. е. таких специально подобранных индивидуальных соединений, спектры которых характеризуются наличием большого числа интенсивных узких полос, длины волн максимумов которых известны с хорошей точностью. К числу таких веществ, часто используемых для градуировки инфракрасных спектрометров, относятся газообразные соединения (аммиак, вода, хлористый водород и др.), жидкости (хлороформ), а также некоторые твердые вещества и полимеры (например, полистирол). Значения частот или длин волн полос эталонных соединений можно найти в любых руководствах по спектроскопии. В ультрафиолетовой и видимой областях спектра градуировку спектрометров по длинам волн производят обычно по линиям излучения газоразрядных источников света (например, ртутной лампы). [c.152]

Если свет, распространяемый земным или небесным телом, наблюдать через спектроскоп, то в зависимости от природы излучающего тела наблюдается или сплошная цветная полоса, или отдельные цветные области, образующиеся в результате рассеивания сложного света в призме спектроскопа. Так, среди земных источников пламя каменного угля дает сплошную красную полосу, постепенно переходящую в желтую свет свечи, газовый и электрический свет дают спектры, распространяющиеся в зеленую, синюю и фиолетовую области. Это видимый спектр, содержащий хорошо известный ряд цветов радуги. С другой стороны, вакуумные лампы, содержащие некоторые газы и пары металлов, дают отдельные линии й полосы в видимой части спектра. За красным концом видимого спектра, с одной стороны, и фиолетовым, с другой, находится соответственно инфракрасная и ультрафиолетовая области излучения, которые не воспринимаются человеческим глазом. При изучении цвета обычно ограничиваются видимым излучением. [c.356]

Приборы, применяемые для инфракрасной спектроскопии. В исчерпывающем обзоре Вильямса [481 описан ряд приборов для получения спектров в инфракрасной области, а также изложены общие методические положения. В обзоре Шеппарда [391 содержится описание более поздних усовершенствований. Поэтому здесь приборы подробно не рассматриваются. Обычно инфракрасный спектр получается пзггем пропускания через вещество излучения горячего тела с последующим -изучением прошедшей энергии для определения той ее части, которая поглощается веществом. На рис. 1 приведена простая схема типового однолучевого регистрирующего инфракрасного спектрофотометра. Он состоит из источника радиации, чаще всего раскаленного штифта из окислов металлов или карбида кремния, нагреваемого электрическим током. Сферическим зеркалом излучение фокусируется на входную щель 3 , впереди которой устанавливается кювета, содержащая вещество. Коллиматорное зеркало делает пучок параллельным, после чего он дважды проходит через призму назад на [c.313]

Инфракрасная спектроскопия. Сердцем ИК-спектрографа является диспергирующее устройство — система призм из плавленого кварца и различных солей или дифракционная решетка. Источником ИК-излучения (Я.> 2 мкм) служит глобар — стержень из карбида кремния, нагреваемый током до 1000— 1200°С, или штифт Нернста (смесь оксидов редкоземельных металлов), нагреваемый до 2000°С, а также ртутная лампа, в которой отсекается коротковолновое излучение. Таким образом, удается охватить и длинноволновую область, вплоть [c.150]

Теперь мы обсудим некоторые проблемы, связанные с получением спектров очень узких образцов, например волокон. Если волокно помещено в месте первого изображения выходной щели, а изображение щели шире, чем образец, то только часть светового потока будет проходить через волокно. Другая часть потока, проходящая сбоку от образца, может быть срезана регулируемой диафрагмой на втором изображении, и, таким образом, паразитное излучение не попадет на детектор. Но есть и другие источники паразитного излучения. Размеры образца часто сравнимы с длиной волны излучения, поэтому некоторая часть света дифрагирует на образце без поглощения. Кроме того, часть паразитного излучения может попадать на детектор из-за несовершенств оптической системы. Паразитное излучение приводит к тому, что интенсивность полосы оказывается заниженной. Этот эффект назван поэтому спектральным разбавлением [13, 19]. Его можно уменьшить, сужая диафрагму и щель монохроматора, но это также понизит общее количество энергии, попадающей на детектор. Энергию можно увеличить, используя монохроматор с низкой дисперсией (например, с призмой СзВг в области 2—8 мк), несколько пожертвовав разрешением. В конечном итоге при работе с монохроматором, имеющим высокую дисперсию (высокое разрешение), необходима широкая щель, и интенсивность полосы поглощения уменьшается из-за спектрального разбавления при работе с монохроматором, имеющим низкую дисперсию, полосы ослабляются из-за недостаточного разрешения. Поэтому для каждого отдельного случая существует оптимальное разрешение , которое приводит к максимальной интенсивности полосы поглощения. Такой вывод противоположен тому, что имеет место в обычной инфракрасной спектроскопии, где самый лучший спектр (наименьшая деформация полосы поглощения) получается при работе с монохроматором, дающим самое высокое разрешение. Для иллюстрации этого явления в табл. 29 приведены некоторые данные, взятые из работы Бона [13]. [c.239]

Молекулярные спектры, как правило, наблюдаются в поглощении. Так, например, в инфракрасной спектроскопии пучок инфракрасного излучения, испускаемый телом, нагретым до красного каления, проходит через образец исследуемого вещества и затем разлагается с помощью призмы или решетки. Призма должна быть прозрачной по отношению к излучению для работы в инфракрасной области обычно используют призмы и окошки из МаС1 или КВг. Разложенный пучок попадает затем на детектор, в котором порознь исследуется каждая небольшая часть спектра. Чем меньше тэ часть спектра, которая падает на детектор в данный момент времени, тем выше разрешающая способность прибора. Детектор обнаруживает, что отдельные части непрерывного спектра от источника оказываются ослабленными по сравнению с другими, и частоты этих ослабленных областей соответствуют частотам поглощения молекулы. [c.38]

Перестройка зависит от фактора Ланде и, например, для 1п5Ь составляет около 2,3 см на 1 кГс. Для получения большого диапазона перестройки необходимы высокие магнитные поля. Для получения полей до 200 кГс часто используются сверхпроводящие магниты. Возможность перестройки в широком диа пазоне частот, высокая выходная мощность и хороший модовый состав выходного излучения делают лазеры с переворотом спина весьма привлекательными для инфракрасной спектроскопии. Единственным их недостатком является относительно высокая стоимость и гро, юздкость конструкции вследствие необходимости иметь лазер для накачки и криогенную охлаждающую систему для сверхпроводящего магнита. Источниками возбуждения служат СО-лазеры [53], СОг-лазеры [54] или такие хи.мические лазеры, как НЕ-лазеры [55], работающие в непрерывном или нм-пульсно.м режиме. Сообщалось [43], что в некоторых благоприятных случаях при использовании для накачки СО-лазера пороговые мощности возбуждения составляли менее 5 мВт. [c.260]

ЯМР-спектроскопия комплексных соединений, подобно другим тинам адсорбционной спектроскопии (оптической, ультрафиолетовой, инфракрасной), характеризуется селективным поглощением излучения в некоторой области частот. Функциональная зависимость поглощения от частоты определяется составом, структурой и температурой, а также магнитным полем, в котором находится исследуемый образец. Мы будем предполагать, что образец находится в сильном магнитном поле, например 10 ООО Гс (или 795 775 А/м). Аппаратура, применяемая для обнаружения поглощения, должна содержать источник излучения соответствующей частоты и устройство, измеряющее поглощение. Количество энергии, поглощенной данным типом ядер, обычно невелико вне пределов очень узкой области резонанса, внутри же этой области поглощение возрастает но величине на несколько порядков. Концентрируя внимание на этой сравнительно узкой области радиочастотного спектра (занимающех , например, область шириной 100 кГц с центром в районе около 40 МГц), рассмотрим несколько типичных линий поглощения и их характеристики. [c.5]

В ЭTJ0M Разделе даны общие сведения об источниках света, применяемых в спектроскопии видимой и ультрафиолетовой областей (см. табл. 2). Подобные источники применяются и в других отраслях физической и органической химии, например в поляриметрии (гл. XXV), рефрактометрии (гл. XX американского издания), фотометрии и фотохимии можно надеяться, что приведенные данные могут быть также использованы исследователями, работающими в этих областях. Для удобства изложения и ввиду некоторой специфики использования источники инфракрасного излучения описаны в разделе инфракрасной спектроскопии. [c.34]

Переходы между вращательными уровнями с поглощением или испусканием излучения, которые возможны только в полярных, обладающих постоянным дипольным моментом молекулах, расположены в далекой инфракрасной (ДИК) области спектра и большинство из них имеют длины волн более 50 мкм (в случае легких молекул и/или переходов между уровнями с высокими значениями вращательного квантового числа длины волн могут быть значительно более короткими). Генерация излучения на вращательных переходах при оптической накачке молекул получена сейчас в диапазоне длин волн примерно от 30 до 2000 мкм. Этот спектральный диапазон был слабо освоен квантовой электроникой до появления в 1970 г. первого ДИК-лазера [3] на фторметане с оптической накачкой, положившего начало быстрому развитию исследований лазеров такого типа. Постоянно растущий интерес к ДИК-лазерам основан на желании реализовать большие потенциальные возможности этих источников узкополосного и мощного субмиллиметрового и миллиметрового излучения в исследовании плотной высокотемпературной плазмы (термоядерный синтез), в спектроскопии и радиоспектроскопии, в атмосферных, биологических, метрологических и других исследованиях. В настоящее время известно около 1000 линий генерации в упомянутом спектральном диапазоне, причем его участок примерно от 50 до 500 мкм заполнен линиями почти равномерно с шагом около 1 мкм [c.169]

Испарение селективное в измерени инфракрасного излучения 134 Источники света в спектроскопии [c.732]