Фурье-спектрометр. Спектрометр

Значительные успехи ИК спектроскопии в исследовании структуры полимеров в последнее время связаны с появлением приборов нового типа с высокой разрешающей способностью — Фурье-спектрометров [5, 111, 198, 357]. Основным элементом Фурье-спектрометров является интерферометр (в основном интерферометр Майкельсона), который состоит из фиксированного и подвижного зеркал и светоделителя. Вместе с источником ИК излучения и приемником интерферометр образует спектрометр. При движении одного из зеркал этого прибора изменяется разность хода между интерферирующими световыми потоками, отраженными от неподвижного и подвижного зеркал. Интенсивность монохроматического потока, [c.23]

Селективная модуляция применяется также давно с целью устранения влияния коротковолнового излучения на запись спектров в средней и дальней инфракрасных областях, однако широкое распространение этот вид модуляции получил только в последние годы в связи с появлением и развитием двух новых, перспективных, направлений в спектральном приборостроении — интерференционной и растровой спектрометрии. В интерференционных спектрометрах (сисамы и фурье-спектрометры) модуляция светового потока происходит в плоскости входного зрачка (обычное место установки диспергирующего элемента) в этой плоскости формируются светлые и темные полосы интерференции, вызывающие при перемещении в ней изменение светового потока. В растровых спектрометрах (типа прибора Жирара) модуляция потока происходит в плоскости выходной диафрагмы, на которую проектируется идентичное ей изображение входной диафрагмы, в результате чего в фокальной плоскости прибора образуются полосы муара, вызывающие при перемещении вдоль плоскости выходной диафрагмы изменение светового потока. [c.329]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — два метода радиоспектроскопии, позволяющие изучать структуру и динамику молекул, радикалов, ионов в конденсированных и газовой фазах вещества. Спектры ЯМР обладают высокой специфичностью и широко применяются для идентификации соединений, в структурно-аналитических целях, а также для изучения быстрых обменных процессов. Спектроскопия ЭПР — метод исследования парамагнитных частиц и центров, кинетики и механизмов процессов, происходящих с их участием. Особенно большой прогресс в развитии методов спектроскопии ЯМР и ЭПР, достигнутый в последние годы, связан с появлением импульсных фурье-спектрометров, двухмерной спектроскопии и техники множественного ядерного, электрон-ядерного и электрон-электрон-ного резонанса. [c.5]

ВИЙ была показана блок-схема спектрометра стационарного типа (см. рис. 1.3). Современные спектрометры ЯМР предназначены обычно для работы на разных ядрах, что достигается изменением диапазона генерируемых частот. Это относится как к спектрометрам стационарного типа, так и к импульсным фурье-спектрометрам, которые отличаются способом генерирования высокой частоты. [c.45]

При импульсной технике фурье-спектроскопии ЯМР интенсивность спектральных линий зависит от времени спин-решеточной релаксации Т, которое может сильно отличаться у разных ядер одного изотопа в молекуле, но эти затруднения легко преодолеваются. В стационарном методе таких трудностей вообще нет, и интенсивность пропорциональна числу ядер. Хотя фурье-спектрометры ЯМР сложнее и пока дороже, они неуклонно вытесняют стационарные спектрометры. [c.46]

Рис. и.5. Блок-схема импульсного фурье-спектрометра ЯМР [c.47]

Импульсные фурье-спектрометры выпускаются с железными и сверхпроводящими магнитами. К магнитам в любом спектрометре предъявляются особые требования, и до 70% стоимости прибора приходится на магнит и обеспечивающие его работу системы (питание, стабилизация и др.). Основное требование — достаточно высокая индукция (1... 7 Т), однородность и стабильность статического поля в той части ампулы с образцом, которая находится в резонансной катушке, помещаемой между полюсами магнита. Зазор между полюсами бывает обычно 20... 40 мм, стандартная ампула представляет цилиндр длиной 1520 см и диаметром 5... [c.47]

Для регистрации спектров двойного резонанса применяются как стационарные, так и импульсные методы. В фурье-спектрометрах выравнивание заселенностей достигается применением 90°-ного импульса, и получаемый эффект в изменении интенсивностей ничем не отличается от наблюдаемого на стационарных. В то же время 180°-ный импульс обращает спины В, т. е. меняет их поляризацию, а значит, обращает и заселенность соответствующих уровней. Это приводит к более кардинальному изменению интенсивности линий, соответствующих переходам А, т. е. значительно повышает чувствительность метода. [c.51]

Постоянное совершенствование и появление принципиально новой техники эксперимента, автоматизация и сочетание с ЭВМ открывают все новые возможности и перспективы применения методов. В качестве примеров достижений бурно развивающегося приборостроения в рассматриваемой области можно указать на современные импульсные фурье-спектрометры, появление техники двухмерной спектроскопии ЯМР и уже упоминавшегося множественного резонанса. Повышение чувствительности, спектрального, временного и пространственного разрешения, которое дает эта новая техника, приводит к дальнейшему расширению получаемой информации и поднятию ее на другой, более высокий уровень. Понятно поэтому, что интерес к развитию теории методов спектроскопии ЯМР и ЭПР и практическому их применению не только не ослабевает, но продолжает неуклонно расти. [c.85]

В схеме эксперимента колебательного кругового дихроизма нет принципиальных отличий по сравнению с круговым дихроизмом для электронных переходов. В последнее время эта методика существенно улучшена за счет использования фурье-спектрометров, что позволило увеличить чувствительность и разрещение, а также расширить спектральный диапазон. [c.214]

Левая часть этого уравнения содержит выражение для лоренцовой линии (уравнение 34), правая — зависимость, описывающую интерферограмму. Здесь V означает частоту ВЧ-генератора, Го — частоту прецессии магнитных ядер, Т2 — время спин-спиновой релаксации, t — время от момента окончания ВЧ-импульса. Фактически Фурье-преобразование сигнала ССИ производится встроенной в спектрометр мини-ЭВМ с выдачей результата на график с помощью обычного самописца. Напомним, что лоренцова линия есть выражение для сигнала поглощения, которое получается из решения уравнений Блоха. Таким образом, зарегистрировав сигнал ССИ и произведя Фурье-преобразование этой кривой, можно получить спектр поглощения ЯМР. Более подробные сведения о Фурье-спектрометрах ЯМР приведены в параграфе 2.5. [c.37]

Чтобы понять принцип действия Фурье-спектрометра ЯМР, выясним, что такое гармонический анализ. Гармонический анализ — это математический метод разложения сложного колебания на его спектральные компоненты. Сложное колебание как функция времени называется функцией во временной области, тогда как соответствующий спектр есть функция в частотной области. Обе функции несут одну и ту же информацию, причем они взаимно связаны преобразованием Фурье. [c.55]

Для чего в Фурье-спектрометрах применяют короткие импульсы большой мощности Что значит 90°-импульс [c.59]

Успехи в развитии фурье-спектроскопии и вычислительной техники (середина 70-х — начало 80-х гг.) привели к развертыванию работ по созданию комбинированных приборов газовый хроматограф — инфракрасный фурье-спектрометр, рассчитанных на регистрацию ИК-спектров соединений, разделяемых как в насадочных, так и в капиллярных колонках в реальном масштабе времени (режим оп-Ипе ). [c.207]

Рис. 111.16. Принципиальная схема системы газовый хроматограф — инфракрасный фурье-спектрометр с кюветой-световодом

ЯМР применяют и для селективного определения органических веществ. В случае проведения измерений с накоплением информации в течение оптимального времени на фурье-спектрометрах, например при определении содержания этилбензола, растворенного в хлороформе, по данным ЯМР И (диаметр ампул 5 мм) или С (10 мм) реальны интервалы концентраций 10 10 М и 10 ч-10 М соответственно. Сравнительная простота и универсальность спектров ЯМР Н обеспечивает возможность применения этого метода для исследования широкого круга объектов. Уже предложены экспрессные методы определения лютеция и празеодима, празеодима и неодима в смеси их комплексонатов при соотношении металлов от 0,1 до 6 и от 1 до 19 и общей концентрации 0,33 и 0,2 М, а также определения лютеция и иттербия при абсолютной концентрации последнего 7-10 Ч-5-10 и его относительном содержании от 1 до 15 % в смеси с суммарной концентрацией РЗЭ 5-10 М. Относительное стандартное отклонение для указанных элементов находится в пределах 0,002- 0,210. [c.737]

Иа образец и детектор Рис. 32.6. Интерферометрическая ячейка Фурье-спектрометра [c.763]

В фурье-спектрометре используют параллельные пучки, нет необходимости в фокусировке света и не требуются щели, так как вся энергия источника проходит через прибор в результате не нужны большие коэффициенты усиления, разрешающая способность (постоянная на протяжении всего спектра) определяется длиной хода зеркала и емкостью памяти вычислительной системы. Использование ЭВМ позволяет автоматизировать многие операции, а с целью улучшения отношения сигнал шум — многократно суммировать интерферограммы и обработку получаемых результатов проводить по заданным программам. [c.764]

Рис. 1.3. Импульсный фурье-спектрометр ЯМР с рабочей частотой 500 МГц,

Б фурье-спектрометрах отсутствуют входная и выходная щели, а осн. элемент-интерферометр. Поток излучения от источника делится на два луча, к-рые проходят через образец и интерферируют. Разность хода лучей варьируется подвижным зеркалом, отражающим один из пучков. Первоначальный сигнал зависит от энергии источника излучения и от поглощения образца и имеет вид суммы большого числа гармонич. составляющих. Для получения спектра в обычной форме производится соответствующее фурье-пре-образование с помощью встроенной ЭВМ. Достоинства [c.250]

Точность определения волновых чисел. Для сшивки и идентификации полученных спектров привлекают независимые спектральные данные, теоретически рассчитанные [92] или полученные на других приборах [102]. В случае сложных спектров сшивка и идентификация наталкиваются на значительные трудности. Интересный пример совместного использования ИДЛ и фурье-спектрометра высокого разрешения (ба = 0,03 см- ) для расшифровки необычайно богатого и сложного спектра молекулы С3О2 в области 1565—1600 см можно найти в работе [102]. Расшифровка спектра значительно облегчается, если в лазерном спектрометре на основе ПДЛ использовать ИК-спектрометр высокого разрешения. В работе [103] описана экспериментальная установка на основе ПДЛ фирмы Лазер Аналитике и вакуумного ИК-спектрометра высокого разрешения, построенного в университете штата Огайо (схема Черни — Тернера, фокусное расстояние коллиматора Р = [c.190]

С помощью фурье-спектрометров с разрешением 0,03—0,1 см- выполнены исследования водородоподобных спектров мелких до-норных и акцепторных примесей в германии и кремнии. В кристаллах с малыми концентрациями примесей, когда несущественны межпримесные взаихмодействия, линии в спектре черзвычайно узкие. Так, при исследовании сверхчистого германия тг-типа с концентрацией остаточных примесей 2-101 ат-см была обнаружена линия сурьмы в районе 140 мкм с шириной, заведомо меньшей, чем ширина аппаратной функции 0,035 m 1 фурье-спектрометра при измерении фотопроводимости [145]. Такая методика позволяет использовать высокую чувствительность метода измерения фотопроводимости [146] и выигрыши Фелжета и Жакино, справедливые для фурье-спектрометров. [c.204]

Применение импульсной фурье-спектроскопии ЯМР особенно эффективно при изучении спектров изотопов с низким естественным содержанием. В настоящее время стала рутинной регистрация спектров ЯМР С, распространяется спектроскопия ядер Ю, 9р, Р. Высокочувствительные импульсные фурье-спектрометры со сверхпроводящими селеноидами позволяют регистрировать спектры ЯМР практически всех изотопов с магнитными ядрами. Метод широко используется для измерения времени релаксации, появилась возможность получения спектров высокого разрешения твердых тел, проводить дифференциальную регистрацию, изучать сложные мультиплетные резонансы и т. д. [c.46]

На совмещенную с фурье-спектрометром ЯМР электронно-вычислительную машину, являющуюся, по существу, его неотъемлемой составляющей частью, возглагаются функции управления спектрометром по заданной программе или в соответствии с командами, подаваемыми оператором. ЭВМ формирует импульсы, накапливает сигнал ССИ и преобразует его в спектр, хранит информацию в памяти и по команде выдает или в цифровом виде, или через цифроаналоговый преобразователь графически. Кроме того, ЭВМ может выполнять много других операций по обработке данных, улучшению качества спектра, упорядочению и систематизации информации. [c.47]

Ограничения в изучении спектров ЯМР газов, обусловленные низкой интенсивностью, также устраняются применением высокочувствительных фурье-спектрометров, но для сложных нелетучих веществ исследования паров практического значения все-таки почти не имеют. Возможно исследование токсичных и агрессивных веществ и, наоборот, объектов in vivo. [c.53]

Фурье-спектрометре на вход приемника непрерывно подается так называемый опорный сигнал с частотой, равной частоте ВЧ-генератора. Поэтому, если частота прецессии ядер не совпадает с частотой опорного сигнала, то между ними наблюдается интерференционное взаимодействие, т. е, виггли. [c.36]

Однако поместить в ограниченном объеме межполюсного зазора магнита, где наиболее однородный участок магнитного поля, такое огромное количество катушек генераторов и приемников, которые бы, к тому же, не взаимодействовали между собой, технически невозможно. Тем не менее идея, заложенная в таком подходе к решению проблемы повышения чувствительности ЯМР-спектрометра, реализуется в настоящее время в импульсных спектрометрах (Фурье-спектрометрах) ЯМР. В отличие от стационарных методов, когда образец испытывает непрерывное (стационарное) действие ВЧ-генератора в течение всего времени наблюдения спектра, в Фурье-спектрометрах применяются короткие вспышки, или импульсы, ВЧ-колеба-ний определенной частоть1 .Ааблюдение системы ядерных спинов производится по окончании импульса, т. е. после выключения ВЧ-генератора. [c.55]

Большинство ЯМР-спектрометров с Фурье-преобразоваии-ем включают мини-компьютер, непосредственно связанный со спектрометром через АЦП. Блок-схема Фурье спектрометра схематически представлена на рис. 22. [c.58]

Фурье-спектрометр представляет собой интерферометр со встроенной ЭВМ, обеспечивающей процесс регистрации интер-ферограммы как суперпозиции кривых поглощения (или отражения), соответствующих каждой из присутствующих в спектре источника частот, с последующим фурье-преобразованием интер-ферограммы в обычный ИК-спектр. [c.207]

Современные инфракрасные фурье-спектрометры в системах G /FTIR охватывают диапазон волновых чисел от г 400 до 4500 см" с разрешением от 1 до 8 см" . [c.207]

Фурье-спектрометр обладает большей светосилой, нежели дисперсионный спектрометр одинакового с ним разрешения. Вследствие этого чувствительность возрастает примерно на два порядка. Так, лучшие приборы G /FTIR выпуска начала 80-х гг. позволяют идентифицировать вещества, содержание кот<зрых в дозируемом количестве образца не превышает 50—300 нг и доходит до 5 гн. Реальная нижняя граница содержаний идентифицируемого вещества в дозе сильно зависит от природы функциональной группы и наличия в молекуле структурных элементов, обусловливающих необходимый набор характеристических частот в спектре. По этой причине получаемая информация может оказаться недостаточной для однозначной идентификации вещества, но может послужить основанием для отнесения его к тому или иному классу органических соединений. [c.208]

Поэтому, несмотря на успехи, достигнутые мри исследовании состава разнообразных объектов промышленного н природного происхождения гибридными инструментальными методами (хромато-масс-спектрометрия и газовая хроматография — ИК-фурье-спектрометрия), при решении задач повышенной сложности (анализ микропримесей в окружающей среде, оценка качества натуральных пищевых продуктов и их синтетических аналогов и т. п.) необходимо комплексное использование результатов всего арсенала изложенных выше средств и методов качественного газохроматографического анализа, как показано на схеме И 1.1. [c.211]

Исследована возможность использования ИК - Фурье спектроскопии для идентификации примесных составляющих газовых сред. В основу разработки методики положен принцип совмещения возможностей ИК -Фурье спектрометра и газоанализатора Колион - I А, основанного на принципе фотоионизации исследуемого вещества и последующей регистрации ионизированных электронов. Приборами класса Колион удается определять лишь суммарную концентрацию примесных компонентов и вероятность превышения ПДК идентифицируемых примесей. ИК - Фурье спектрометры обладают достаточно высокой чувствительностью и при определенных условиях (например, в случае использования газовой кюветы достаточной длины) позволяют обнаружить многие компоненты в атмосфере с чувствительностью несколько частиц на миллион и идентифицировать эти компоненты. Точность определения концентрации вещества с помощью газоанализатора Колион -1А несравненно выше, чем у РСС - спектроскопии. Поэтому идентификация вещества с помощью ИК - Фурье спектрометра и уточнение его концентрации на газоанализаторе позволяет решить некоторые аналитические проблемы с приемлемой точностью. [c.73]

Нами на различных смесях органических соединений получены базовые данные для ИК- Фурье спектроскопии на газовой кювете 0.1м, позволяющие идентифицировать ряд компонентов в воздухе рабочей зоны аммиак, бензол, метан, бромбензол, сероводород, озон и т.д.(см. таблицу). Эти данные легли в основу проекта многоходовой газовой кюветы с возможностью изменения её длины (вплоть до Юм) для установления параметров и режимов совместной работы ИК - Фурье спектрометра и газоана- [c.73]

В этой книге Э. Дероум знакомит химиков с практическими аспектами новых методов ЯМР. С ее помощью любой химик, ие имеющий специалыюй подготовки физика-спектроскописта, сможет понять и использовать для решения структурных задач огромные возможности, заложенные в новом поколении фурье-спектрометров со сверхпроводящими магнитами. Я настоятельно рекомендую прочитать эту кншу химикам и биологам, работающим как в научных учреждениях, так и в промьш1ленности, чтобы в полном объеме овладеть новыми возможностями спектроскопии ЯМР. [c.11]

Две оставшиеся главы (3 и 7) посвящены экспериментальным методикам. Я думаю, что очень важно уметь запасаться опытом экспериментальной работы с ЯМР всякий раз. когда для этого появляется возможность. Тогда достаточно сухне и абстрактные рассуждения приобретают совершеино другую окраску. Тот, кто сам постоянно работает на импульсном фурье-спектрометре, без большого труда может понять важность цифрового разрешения, времени pei истрации данных, фуикиий фильтра и т.п. Невозможно дать исчерпывающее руководство по всему экспериментальному ЯМР [1] в двух главах, поэтому я вынужден был провести отбор материала. Я сознаю, что мой выбор может показаться довольно странным. Он основан на моих личных наблюдениях за многими исследователями, которые начинали осваивать спектрометры с высокими магнитными полями, и на анализе тех трудностей, с которыми сталкивались такие новички. [c.18]

При решении таких задач необходимо использовать спектрометр на пределе его возможностей. Имея мощный и дорогостояший фурье-спектрометр ЯМР, нет смысла применять его подобно прибору с непрерывной разверткой, спектры которого отличаются лишь тем, что не имеют раздражающих виглей после сигнала и занимают чуть больший диапазон частот, В следующих разделах описываются раз. шчные особенности спектров с преобразованием Фурье, Для них существуют как преимущества, так и ограничения. [c.41]

Введшие. Описанная в предыдущем разделе аподизация-это только один пример из целого ряда эф ктов, которые можно получить при обработке ССИ перед преобразованием. По существу, подбирая форму огибающей затухания ССИ, мы можем управлять отношением сигнал/ шум и разрешением в преобразованном спектре. Используемые для этого средства применяются не только в фурье-спектроскопни ЯМР, но доступность данных в форме временного представления в этом случае делает требуемые вычисления довольно простыми. (Отметим также, что спектрометры с непрерывной разверткой обычно не имеют встроенных компьютеров.) Использование взвешивающих функций-существенная часть процесса анализа спектров. Их применение имеет целью либо оптимизацию чувствительности или разрешения, либо просто аподиза-цию данных. Предел возможностей спектрометра реализуется тогда, когда найдена и испробована оптимальная для данной задачи взвешивающая функция. Из большого набора функций, которые были предложены для этих целей, мы рассмотрим две одну, предназначенную для увеличения чувствительности, и другую-для улучшения разрешения. [c.46]

В первое же свое знакомство с фурье-спектрометром вы столкнетесь с необходимостью коррекции фазы частотного спектра после выполнения преобразования. На одномерных спектрах возможна более или менее осмысленная настройка фазы. Но все же не следует забывать, что ее нельзя установить точно, поскольку оиа зависит от ряда предположений о характере фазовых ошибок, которые могут оказаться неправильными. При переходе к двумерной фазочувствительной спектроскопии картина резко усложняется. Обычно мы уже не можем настраивать фазу в интерактивном режиме (т.е. поворачивая ручку фазы и наблюдая за одновременным изменением спектра на дисплее). Вместо этого приходится разрабатывать какие-то методы определения необходимой коррекции фазы по отдельной части даииых или по подходящему одномерному модельному спектру. Поэтому мы попробуем разобраться в причинах возникновения фазовых ошибок в фурье-спектрах и в численных методах их компенсации. Опять-таки этот раздел не будет существенным для поишиания остальных частей книги, и вы можете не изучать его прямо сейчас, а вернуться к нему позже, когда почувствуете необходимость разобраться в описываемых здесь вопросах. [c.126]

Если иам необходимо осуществить иепрсрывное облучение ядер сигналом малой мощности, например при гомоядерной развязке, то удобнее использовать амплитуду поля, а ие длительность импульса. Для выбора параметров эксперимента с целью получения эффективной развязки-илн оптимальной селективности удобно иметь таблицу, отражающую связь амплитуды поля и мощности декаплера. Расчет. эффективной амплитуды поля декаплера по длительности его тг-импульса может оказаться очень сложным, поскольку на фурье-спектрометрах гомоядерная развязка реализуется при помощи облучения короткими импульсами (развязка с разделением времени), которая снижает эффективную амплитуду поля на неизвестную в общем случае величину. [c.224]

Для регистрации спектров используют классич. спектрофотометры и фурье-спектрометры. Осн. части классич. спектрофотометра-источник непрерывного теплового излучения, монохроматор, иеселективиый приемник излучения. Кювета с в-вом (в любом агрегатном состояиии) помещается перед входной (иногда за выходной) щелью. В качестве диспергирующего устройства монохроматора применяют призмы из разл, материалов (LiF, Na l, K l, sF и др.) и дифракц. решетки. Последовательное выведение излучения разл. длин волн на выходную щель и приемник излучения (сканирование) осуществляется поворотом призмы или решетки. Источники излучения-накаливаемые электрич. током стержни из разл. материалов. Приемники чувствительные термопары, металлич. и полупроводниковые термосопротивления (болометры) и газовые термопреобразователи, нагрев стенки сосуда к-рых приводит к нагреву газа и изменению его давления, к-рое фиксируется. Выходной сигнал имеет вид обычной спектральной кривой. Достоинства приборов классич. схемы простота конструкции, относит, дешевизна. Недостатки невозможность регистрации слабых сигналов из-за малого отношения сигнал шум, что сильно затрудняет работу в далекой ИК области сравнительно невысокая разрешающая способность (до 0,1 см ), длительная (в течение минут) регистрация спектров. [c.250]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология