part_2 (Мальцев - Молекулярная спектроскопия), страница 3

11.1) и коэффициенту пропускапня т (отношению мопохроматичсского светового потока, прошедшего через прибор, к падающему на входную щель). Твким образом, светосила спектрального прибора тем выше, чем короче фокусное расстояние и больше диаметр камерного объектива, а также меньше число оптических элементов, например призм и линз, на которых происходит потеря света. При большой светосиле резко увеличиваются аберрации оптической системы. Обычна относительное отверстие спектральных приборов средней дисперсии бывает порядка 1/5 — 1/25.

Все И)Оспектрофотоя<етры нмегот относительное отвсрстис примерно 1/5. Между основными параметрами спектрального прибора существует следующее соотношение /< =- (4/) (Й/ЛХ), (П.б') согласно которому ар~и данном диапергирующем элементе, т. е. при постоянном разрегпании !<, которас определяется диспсргирукнцим элементом, нельзя выиграть в светосиле, прапорциана:и.— ной (г///)', нс ухудшая днсперсиго Ж/Л., я наоборот. Прн регистрации спектров, особенна узкнх линий вращательная струкгуры, сг<ектральный прибор может супьссгвенпо искажать спектр. В результате теряегси разрешепжс, уменьшается интенсивность линий, сМещается максимум линии, искажаегся ее контур и т.

д, Степень искажения спектра зависит не только от 127 > > З х л х>алиев основных характеристик самого прибора, а н ог условий, ирн которых ведется регистрация спектра (п>ирина щели, скорость записи и т. д.). Поэтому нсегда надо обращать особое внимание на выбор оптимальных условий рогистрации спектров.

з 3. НЛАССИЧ>ИНА>4ИЯ СПЕНТРАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ХИМИИ В зависимости от поставленной задачи, связанной с црямене- инем спектроскопии в химии, обьгчно используя>тся приборы раз-' личных типов. Существующая классификации спектральных при-' боров довольно разнообразна и может проводиться по ряду приз-- наков: 1) способу диспергпровтшя света, 2) методу регистрации спектра, 3) рабочей области спектра и т, д, По способу диспсргированпя света спектральные приборы делятся на три основных ти>а.

1, Призменные спектральные приборы, в которых используется зависимость показатели преломления х>атериала призмы от д.тниь выпи. Этн приборы до последнего времени состаиля:>и основную массу спектральных приборов, однако онп вытесня>отса прибора- ми с дифракцнопными решетками. Основной недостаток прнзмсп- ных спектра.тьиых пр~иборов закл>очастсн и ~оно»ь»о узком спект- ' ральном диапазоне работы отдельных призм, т.

е. на каждую спектральную область требуется своя призма, причем призм на область нижс 120 ни и вьппе 50 мкм нс существует. Сильная за- внсиз>ость дисперсии призмы от длины волны приводиг к том>, что линейная дисперсия прнэ»енпь>х приборов изменяется болыпе, чем иа порядок при изменении длины волны (см., например, рпс, И.4), К недостаткам призмснных приборов относится 'также их т>тпоситслыш невысокая разрешающая способность. 2. Дифракционные спе>гтральные приборы, в которых исполь-1 зуется зависимость угла днфракцин света от длчп»к волны. Дз- фригпионпая решетка прсдставляст собой стеклянную подложку, ' г>о>грь>гу>о зеркальным:слоем а:помипия, на котором выдавлено большое число узких и строго параллельных штрихов (на 1 мы, поверхности от 50 до 2400). Приборы с дифракционпыми решетка- ми всс болыпе вьпеспяют прнзменныс приборы.

Днфракцнонные решетки охна-тыва>от большой спектральный диапазон — от мяп>го- го рентгеновского излучения ( — 10 нм) до дальней ИК-области спектра (!мм). Большое разрешение (до ! 000 000), очень малое изменение дисперсии с длиной волны н достаточно большой коэф- фициспг отражения в заданной области спектра (до 70%) — вот их осяоипые достоинства.

Основной недос>а>ок — псрекрыванне спектров различных порядков. 3, Иитерференцнонные спектральные приборы очень перспек- тивны, но пока не очень распространенные с оольшой светосилой н разрешаюгцей способностью. Б инх используется принцип ин- терферсицпн параллельных пучков света. В з,>юшин;ю>и от ме>п>да;>с>пг >рации с >ск>ра,>ьныс прибор„ > можно разделить па следу>опеке. 1) С и е к т р о с х о ц'ы, у которых регистрация спектра ведется глазом. Они работа>ст в видимой области 400 — 700 нм, Этн нрибо. ры ус>арелк и практического применения в молекулярной сиект. роскопии не находят.

2) С и е к т р о г р а ф ы, у которых регистрация спектров ведетси на фотоэмульснп. Быьшим достоинством спе>гтрографов яв.>ясгся возможность одппврсмениой регистрапии широкой области 'спектра, для которой име>отса светочувствительные фотоматериз. лы. Их кумулятивные свойства особенно ценны для исследований слабых спектров. 3) >'"> он ох ром втори, у которых в фока:>ьной плоскости находится выходная п>ель, за когорой помещается фотоэлектрический;>лн тепловая приемник света.

4) Спектрометр>к и спсктрофотометры. С помощью спектрометров регистрируются абсолютные интенсивности спектров, а на спектрофотомстрах обычно измеряются спектры поглощения непосредственно в процентах пропускаиия или в единицах оптической и:>о!ности (см. !!вздел 1, б 20). 5) Квантом етры ил и пол ихром агоры — спектральные приборы с фотоэлектрической> регистрацией, у которых в фокальпой плоскости имеется целый ряд выходных щелей (от 2 до 20). Эти приборы предназначены для бь>стрс>го эмиссионного анализа металлов и сплавов сразу на несколько элементов.

По спектральному диапазону спектральные приборы делятся следующим образом. 11 Ссоктрографы и спектрометры для коротковолновой (вакуумной УФ-области спектра (10 — -200 им). 2) Спектрографы, монохроматоры, спектрометры и спек>'рофотомстры для видимой и УФ-области спектра (200- -!000 нм), 3) Спсктрометры и спектрофотзмеП>ы для ИК-области спектра (2 — 50 ммм). 4) Спсхтрометры н спектрофотомстры для длнпноволновой ИК-области (50 — -1000 мкм). В практике массовых измерений Р>олекулярных спектров наибольшее распространение нашли следующие спектральные приборы.

1) Спектрограф ИСП-51 для съемки спектров комбинационного рассеяния и зле>аронних спектров испускания в видимой ооласти спектра, 2) Спектрофотомстры СФ-!6 и СФ-4А для регистрации электро>шых спектров поглощения в видимой и УФ-области спектра. 3) Автоматический спектрофогомстр СФ-14 н его дальпейшал к>однф>~кация СФ-18 для регистрации электронных спектров поглощения и отражешия в видимой области спектра. 4) ИК-спектрофотометры ИКС-!4 и ИКС-22 для регистрации нолебзте;>ьных спектров поглощения. !3! 130 5](п и;]и(п];и ! фак]]п(ггкп охпв]ыпак]г ]к(щ сп(ктрп,]ишан дпа.

.назон, когорын обычно бывает необходим цли идентификации хизпяеских соспппений, а также пх струк]урно-группового и количес(венного анализа. Б настоян(ее время на смену им приходят более совершенныс приборы с дифракцпонными ре]детками. Например, спектрограф СТЭ-1, сисктрофотометры СФ-20 н СФ-26 для вичнмой и УФ-области, ИК-спектрофотомстры ИКС-1?, ИКС-24, !4КС-29, спектромстр ДФС-24 для фогозлектрической регистрации КР-спектров и т. д.

Е 4. ФОтОГРАФическАя РегистРАция спектРОВ испускАния И ПОГЛОЩЕНИЯ. СПЕКТРОГРАФ ИСПОМ Для регистрация интенсивных молекулярных спектров испускания, получаемых в уст]овинх газового разряда или дуги, используются тс же самые спектральные приборы, что н для змиссиопного спектрального анализа. Изучение слабых КР-спектров пеобходнз(о проводить па светосильных приборах, которые имеют обычно более низкую дисперсию н разре]пенис. Рнс, П. Е. Стеклянный трснлрнзяс(пгий спсктрогра4] ИСПЬЯ! Стеклянный трехпрнзмснный спнктрограф ИСИ-51, работак]щий в области 360 — 1000 нм, наиболее удачно сочетает в себе хорошее разрешение с большой светосилой, Общий вид спектрографя ИСП-5! показан па рнс.

11.5, ]де 1 — входная п(ег(ь спектрогра((]а; 2-" коллпматор; 6- -прнзмснный кожух; 4 -- камера; 6 — кассетная часть. Из сменных камер, прпдапасмых к прибору, для регистрации КР-спектров обычно используется камера с фокусным расстоянием !лая=270 мм (фокусное расстояние коллиматора !"„па=304 мм) и относительным отверстием 1]]5, 2.

Обратная,тнпейиая дисперсия прибора ИСП-5! с камерой ]= =2?0 мм была Щ]нведснн нз рис. 114. Спектр наиболее растянут и имеет лучшсс разрешение в фиотетовой об.]асти. Оптическая схема прибора изображена па ркс, 11.6, где 1— источник света; 2. линза-кондснсор; 3- .,входная щель; 4 — объектив коллимвтора;,] — диспергпру]оп(ая система прибора, состоя- (цзп пз грех стеклянных призм; 6 — объектив камеры; 7 п,ъ» коль изображения, спектра (фо(опластннка). .';од лучей в приборе сг(сдукнцп]г!.

От щслн спет расходящимся и) (клен попадает на кол!]имиторпь(й обьсктпв, который пргоб!и! зус! его в параллельный пучок, ]гадзкнций на диспсргпруипцуа! систему призм. Иризмь! разлагают параллельный пучок бпл(по спета в спектр, т. е. на ряд монохроматичсских пучков. Одп(п(!и Рнс. !Г,е. Олтлчесная сесна само(пчсрш!т ]!СП-3] менно призменпая система поворачивает центральный луч на 90". Параллельные пучки монохроматического света с помощью объг,( тина камеры фокусируются на фотопластинку. Так как ?„са>(лаа„ то на фотопластинку проектируется обратное и уменьшенное ]с((]- бражспие входной щели спекгр(]графа, Следует отметить, гп! фокусировка коллиматорного н камерного обьсктивов осупгсгт.

вдается с помощью винтов кремальериого механизма 6 (гм. рис. 11.5) н должна соответствовать паспортным данным, шпгч( опектр будет расфокусирован. Шир](на !цели спектрографа регулнруетса с помощью микро мстрпческой головки 7 (всегда в сторону увеличения щслп) ГО]слезах от 0 до 0,4 мм с !очностью О,ОО! мм, Оптин(ал(~пни !!ирина щели зп устанавливается такой, чтобь! з =- Х вЂ”, где Х ! й $. ИСТОЧНИКИ СВЕТА (' ! 1 111 11111~( 1111! 16 11$1!11116!(11111111 11 ! 1!1~ ~!1 ! 4 )11 133 сродпяи д:1ина НО.!Ны д.!я псс.ссдусмай Об.!асти и — ° — Обр!1п1ая »! величина относительного отверстия спектрографа. Принято таку!а ширину щели называть нормальной. Высота щели устанавливается фигурной диафрагмой, показанной иа рис. П.7, а.

1((ель спектрографа закрывается крышкой с крестообразной маркировкой и круге для контроля положения источника света. Кассетная часть 5 (см. рис. 11.б) спектрографа саста!Тт ич плато, по которому в вертьнсальиом наиравленнн перемещастси Рис. ГК?, п — српг»Грива л»!афрагиа шсли, об и — Дна иар»!ап»а нзиииипго распо!с»»и»сник исследуемых по»осот!!» спек троп и стиплер!ного спектра »кга.ип кассетная рамка с кассетой 8, заряженной фатоплассннкой размером бдй см.

Кассета укрепляется в подвижной рамке за!ки»!Ох! 9, а сама кассетная рамка фиксируется внн!ом !О. Полажение фогоплас!инки определяется по шкале слева. Включение и пыкмоченпе свесового затвора производится рукс»япсой !!. Прн ее вертикальном положении свет перекрыт. Для того чтобы устанавливать на оптическую ось различные источники свата н линзы-конденсоры, к корпусу прибора са стороны !соллих»атора крепится рельс, который вьюганлеп параде!сс!ьно апти !сской асн. При изучении спектров поглощения источник излучения должен давать ншсрерывньпЪ спектр, !тобы на ега фоне можно была регистрировать дискрстныс линии пли непрерывные полосы поглощения. Обычно при фотографичсской регистрации спектра паглощшащсс всцгества устапавлявае1ся между источником излучения и щелью спсктраграфа.