Приборы с традиционным способом регистрации спектра

Предисловие.

ОБЛАСТЬ ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ

Часть электромагнитного спектра, изучаемая при помощи приборов, использующих оптические способы разложения излучения, называется областью оптических спектров. Эта область занимает промежуток между рентгеновской и микроволновой зонами, т.е. в нее входят УФ-, видимая и ИК-зоны. Используемые оптические методы – это разложение лучей при помощи призмы Ньютона или дифракционной решетки.

Все спектрометры, предназначенные для измерения оптических спектров поглощения, делятся на две группы – однолучевые и двухлучевые (автоматические). Принципиальная схема однолучевого прибора:

Обозначения: 1 – полихроматический источник излучения, 2 – кювета с образцом, 3 – монохроматор, где а и е – входная и выходная щели, b и d – фокусирующая оптика (линзы), с – диспергирующее устройство (призма или дифракционная решетка), 4 – приемник излучения (фотоэлемент), 5 - управляющая и усиливающая аппаратура, 6 - регистрирующее устройство (самописец).

Назначение монохроматора – выделение из полихроматического излучения монохроматического луча с одной длиной волны и изменение этой длины волны путем вращения призмы или решетки вокруг собственной оси вращения

Измерение при помощи такого прибора проводится дважды:

1. – устанавливают длину волны излучения и на кювете сравнения без образца определяют интенсивность проходящего через нее излучения I_o;

2. – устанавливают кювету с образцом и определяют интенсивность I излучения, прошедшего через образец.

Двухлучевые приборы более сложны в устройстве и работают в автоматическом режиме. Принципиальная схема современного двухлучевого прибора:

1 – источник излучения, 2- зеркала,

е с фокусиру- формирующие луч, 3 – кювета с

образцом, 4 – зеркало модулятора

цом с двигателем, 5 – монохроматор,

6 –приемник излучения, 7 – уси-

литель переменного тока, 8 – ба-

лансный двигатель, 9 – механи-

ческая передача движения на перо

10 самописца и оптический клин

11 (или диафрагму), 12 – механическая система развертки спектра по длине волны, связывающая движение каретки самописца 13 и призмы 14.

Принцип действия: излучение источника делится на два луча, один из них проходит через кювету с образцом (измерительный луч), другой через оптический клин (луч сравнения). Оба луча сходятся в одной точке на зеркальном фигурном диске модулятора 4, вращающегося с постоянной скоростью электродвигателем. На диске прорези чередуются с зеркальной поверхностью. Когда луч сравнения проходит через прорезь диска в монохроматор, измерительный луч через ту же прорезь выходит из прибора. Диск вращается и подставляет зеркальную поверхность под лучи, тогда измерительный луч, отражаясь, попадает в монохроматор, а луч сравнения отражается из прибора. Таким образом, модулятор по очереди направляет в монохроматор оба луча. Если вынуть из прибора кювету с образцом и кювету сравнения (помещается в луч сравнения перед оптическим клином), оба луча имеют одинаковую интенсивность (I_o), в связи с чем в приемнике излучения возникает постоянный ток, который не проходит через усилитель переменного тока. Когда вставляются кюветы, интенсивность луча измерения уменьшается до I относительно луча сравнения вследствие поглощения излучения образцом, в связи с чем в приемнике изучения возникает постоянно-переменный ток, как показано на схеме:

Усилитель переменного тока из постоянно-переменного тока выделяет переменную составляющую и в виде переменного тока подает на балансный двигатель 8, работающий только от переменного тока. Балансный двигатель приводит в движение компенсирующее устройство (оптический клин или диафрагму), уменьшая интенсивность луча сравнения до тех пор, пока совсем не исчезнет переменная составляющая тока, что возникает в приемнике излучения 6, и балансный двигатель останавливается. Тогда в действие вступает другая механическая система, поворачивающая на определенный угол призму 14 и двигает каретку самописца вдоль оси х, т.е. изменяя l или n. При этом изменяется I_изм , опять возникает переменный ток, срабатывает балансный двигатель и опять приводит систему в равновесие, двигая оптический клин. Одновременно двигается и перо самописца. Эти два движения, вдоль осей х и у, и приводят к появлению рисунка спектра.

Дата добавления: 2014-01-20