Спектрофотометры
Измерение поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях производится на фотоэлектрических спектрофотометрах. В Советском Союзе выпускались однолучевые, призменные, нерегистрирующие приборы СФ-4 и СФ-4А для измерений в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра (от 220 до 1100 нм), нерегистрирующий прибор с дифракционной решеткой СФД-2 для измерений от 220 до 1100 нм, однолучевой, призмепной, нерегистрирующей спектрофотометр СФ-5М для измерений от 380 до 1100 нм, и двухлучевые, призменные, регистрирующие приборы СФ-2М и СФ-10 для измерений в видимой части спектра от 400 до 750 нм. Лучшие дизайны интерьера Ростовская
За рубежом и в современной Украине используются также нерегистрирующие и регистрирующие спектрофотометры типа Бекман (США), Перкин-Элмер (США), Уникам (Англия), Хилгер-Увиспек (Англия), Цейс (ГДР) и другие серийные приборы. Основными частями любого спектрофотометра являются источник непрерывного излучения, монохроматор, кювета для анализируемого раствора, детектор и регистрирующее устройство.
Оптическая схема простейшего спектрофотометра приведена на рис. 2.
В качестве источников излучения в приборах наиболее широко используются газоразрядная водородная лампа и вольфрамовая лампа накаливания.
Газоразрядная водородная лампа обеспечивает сплошной спектр в ультрафиолетовой области и особенно удобна для измерений от 200 до 350 нм.
Вольфрамовая лампа накаливания используется для работы в ближней ультрафиолетовой области, видимой и ближней инфракрасной области, т. е. в пределах от 320 до 3000 нм. Ртутные лампы обеспечивают очень высокую интенсивность в ультрафиолетовой и видимой областях, давая интенсивную линию спектра ртути и сплошное излучение. Ртутные лампы необходимо нагревать в течение 15 минут, прежде чем они начнут давать постоянное излучение.
Недостатком является высокая температура, которую ртутная лампа приобретает при работе.
Ксеноновые разрядные лампы применяются в ряде приборов для измерений в области от 200 до 900 нм.
Монохроматор - приспособление для изолирования очень узкой полосы излучения ;из источника света. Смешанное излучение проходит через щель в монохроматор, в котором луч разделяется на спектр при помощи призмы или дифракционной решетки. Этот спектр фокусируется на выход щели. Путем вращения призмы или дифракционной решетки можно выделить определенную часть спектра, которая через щель направляется в кюветное отделение, где находится раствор исследуемого вещества.
Угол отклонения между первоначальным направлением луча и направлением, в котором он проходит через призму, зависит от показателя преломления материала, из которого сделана призма. Показатель преломления любого материала изменяется в зависимости от длины волны, что определяется следующим уравнением:
= n0 + C / (λ - λ0),
где n - показатель преломления при определенной длине волны;
λ - длина волны;
C; n0; - константы.
Следовательно, когда луч немонохроматической радиации входит в призму, составляющие его длины волн отклоняются под разными углами. Тот же процесс повторяется при выходе луча из призмы. Таким образом, получается спектр, в котором короткие волны отклоняются от их начального направления больше, чем длинные.
Угловая дисперсия - это изменение угла диспергированного луча с изменением длины волны. Дисперсия не изменяется линейно в зависимости от длины волны.
Разрешающая сила призмы определяется способностью инструмента разделять две спектральные линии, отличающиеся на длину волны dλ.
= λ / dλ = t * dn / dλ
где λ- средняя длина волны двух линий, незначительно отличающихся друг от друга;
dλ- различие в длинах воли двух линий;
t - толщина основания призмы;
n - показатель преломления призмы.
Материал, из которого изготавливаются призмы, выбирается с расчетом получения максимальной 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.
Дифракционные решетки дешевле, чем призмы, и могут быть использованы для всех областей спектра, так как пропускаемость в данном случае не имеет определяющего значения. Дифракционная решетка состоит из большого числа параллельных линий, нанесенных на стекло или на поверхность металла. Спектры, получаемые с дифракционной решеткой, не так чисты, как призменные, потому, что образуется спектр более чем одного «порядка».
Когда свет отражается от дифракционной поверхности, спектры образуются на обеих сторонах перпендикуляра в соответствии со следующим уравнением:
* λ = d * (sin i + sin Θ),