part_2 (А.Н. Мальцев - Молекулярная спектроскопия в 2-х томах), страница 9

3. Фотохаетрическая система, которая позволяет регистрировать сп ктры поглощения в процентах пропускания, 4. Мопохроматор, который диспергирует почадающес в него излучение и выделяет из него узкий интервал спектра. 5. Приемник ИК-излучения. 6. Усилитель перса1синого тока.. 7. Зап11сьава1О1цсс устройство. В связи с тем ~1то в ИК-спектроскопии используготся глаппым образом спектры поглощенвя, '1еобходим источник ИК-излучения с непрерывным спектром. Для этих целей наиболее удобны нагретые твердые тела с тем1пературой !200'С и иьпцс.

1эаспределеине интенсивности в спектре испускания такмх тел приближается к излучени1о абсолютно черного тела (рис. 11,20). В спектрофотометрах ИКС-14 и ИКС-22 в качество источника света используется штифт Глобара (обычно его иазьща1от еглобар>), изготовленный пз карбида кремния (силига), через кото- ;1ы11 для пш р«11В до те«1псра; уры 1200- - ! 400"С про:1ускается элек1рпчсский ток 3 — 5А.

Для отвода выделяющегося тепла глобар помец1ается в охлаждаемый водой корпус с окном. Максимум нитсисипиасти излучепия глобара приходится на область 5000— 5500 см-' (1,8 — 2 мкм), а в об-— ласти 600 см-' (16,7 мкм) пятен- '" хааа« сивность снижается примерно в 600 раз. 1Г В качестве приеъ1нпка ИК-излучспия в спектрофотометрах „м ИКС-!4 и ИКС-22 используется болометр. Принцип его работы основан па изменении электрического сопротивлепия тонкой пленки висмута (0,1--1 .мкм) пря теп- м~ а ловом воздействии ИК-радиации.

! Для более эффективной работы приемная площадка . размером 0,2Х2 мм покрывается чернью и помещается в вакуумный корпус га д с окном иэ кристалла КВг, в гааз ко1ором поддерживается давление порядка 10-а мм рт, ст. 1 Из-за недостаточно высокой чувс1вительпости Тепловых при- Р«с. 0,20. Расаяалслсавс энатг«1г !1К рад1чации и и час, вахта«1~«а абсалмтаа чаи1атм та«а ара раэ11«1«тамаапатура«.

Пта«типос1п болометров, измерения ИК Ром 1 1ка:ааа ао«1аааа ма«с«мт11а спшгтров Ведутся 101и довольно «1пааааааоста Вал!чача« э запас«- широких щелях (опи в несколь- мости О1 тампаратур1л ко раз больше 1пирипы нормальной щели см. 6 4), поэтому разрешающая способиос1ь приэмеиных ИК-Опектрофотометров невелика (существенно ниже теоретической см. $2). Работа О1тектрофотометров, Основанная па принципе апти 1еского ну.щ, будет детально рассмотрена в й 16 иа примере спектрофотомс тра ИКС-!4. $ 16. ИНФРАКРАСНЫЙ СПЕКТРОФОТОМЕТР ИКСМ4 Двухлучевой инфракрасный спектрофотометр ИКС-14 со смен.

вымя призмами предназначен для регистрации спекгров по1лощсняя (в процентах пропускаиия) твердых, жидких и газообразных веществ. Оп состоит из двухлучсвого осветителя 1 (рис. И.2!), монохроматира И (под его крышкой находятся также фотометрическая часть и приемник), входного блока усилителя Ш, Вь1ходного блока усилителя 1У и записывающего устройства Ч.

Между освети- 168 1..1сч и т1оизх!кзс1язорот! потоп 11сн откры1ос к1сзпс~1изс О1дслси110. Основпыс параметры спектрофо1ометра ИКС-14 слсдукзщие: зсизнязон работы (н см-') с призмой нз стекла ' с призмой из !лГ с прнзмогл из ГчпС! с призмой нз Кнг Монокромзтор Относительное отиерстие Коллимз горное зеркяло Дизпнзсмг раскрытия щелей Исто!нн!г излучйния требует грзлуиронки. Оптическал схема прибора показана па рис. 11.22.

Свет от источника инфракрасной радиации 1 разлеляетсл на два пу !Ка вогнутыми зеркалами 2,,3 и 4, 6 по каналам 1 и 11, которые иа Рис. П. 22. Оптнч.гкзя мзь В Гзае гл 9 1'нс. И. 21. Внешний иил яяфрзкрзсного спектрофотомстрн И1(С-14 зыва1от соотвстствен110 каналом образца и каналом сравнения. В канал образца устанавливает я к!олега 6 с исследуемым веществом, а в капал сравнения — пустая кювета 7, которая позволяет вычесть свет, поглощаемый окнами кюветы образца.

!б! Л. Л. Мзлысеь Оснетител ь Приемник знергин Разрешающая способность н облнстн !000 смм Спектр ззпнсыззстся ен рулонной бумнге и 3300 — 13 300 ! 8(И1-.0000 ОИ1 — 2000 400 †7 олннариый призменный, построенный по знтоколлньсапноииой стене Лнттронз знеосеззя изряболн с фокусным рзсстояпием 270 мм О,О! — 3 ми стернсень из карбида кремния (глобзр) яри темоерзтуре !300 †14 С инь хл ученой ннсмутапый болометр около 3 — 4 см ' В цлгцкогти, и ко!орый ус1нповлспы фогомсгричсский клин 6 и компенсирующий клип с1, фокусируется увеличенное вдвое изображение источника. В канале 1 овеговой пучок с помощью плоских зеркал 1д и !1 направляется на вогнутое зеркало 12, которое создает второе изображение источника и плоскости, отражюощей поверхности вращающегося зеркального ирерывателч (мплудярота) !6 в виде двух секторов.

В зависимости от цоложсния зеркала модулятооа 7В,У 1В П 12 16 15 77 Я 1В 79 уу 17 Я 7У УУ сзсмз кофр»красного спь юрофотомгтрз ИКС. !4 световой пучок лиоо перекрывается»м, либо попадзст на вогнутое зхркало 14. В канале 11 плоское зеркало 16 направляет световой пучок па вогнутое зсркало 16, которое дает изображение источника на том же самом месте отражающей ловерх*.гости модулятора 13, что и зеркало !2 канала 1. При вращении модулятора пучспс света от ззогиутого зеркала 16 пли проходит за модулятор и теряется па степках прибора, или, отризивпп|сь от зеркальной поверхности модулятора, попадает на вогнутое зеркало !4. '!аким образом, .прои вращении секторного модулятора свегоные пучки из обоих каналов попеременно попадают на вогнутое зеркало 14, н затем направляютсл плоским зеркалом 17 иа входную щель !6 автоколлнмапищщого монохроматора, т.

е. модулятор являетсл свое!'о рода «смесителем» двух пучков. В монохроматоре свезено!! гучок, расходлщийся от входной цели, попадает па вогнутое (виеосопос параболическое) зеркало !й и, отразившись от него, падасг пнраллельным пучком на .призму 20. Призма разлагает инфракрасное излучение в спектр. Диспсргироиасзпый свет, огразнпшчсь от плоского зеркала 21 (его иазывасот зеркало Литтрова), вторично проходит призму и фокусируется тем жс самым впеоссвым параболичгским зеркалом 19 иа иыходнусо ц(ель 22, изменив прсдварителыио свое направление ии и.и!г! а» !соси!!И!с!и)с! э!риис!с 2~. 1(ою)ры'!аж!51 зеркало !истрана 21, мо'кио исшравнсь иа выходную щель ауш различных длин нсассп, которые затем попадают па плоское зеркала 24 и вогнутое зеркало 26, прс>есстирукнцее изобсраженссе выходной щечи с двсиаднатикратиыи уменьшением иа приемную площадку болометра 26.

Для равномерного освещения щели иа всей высоте .применяются сменные линзы-коллективы 27, 26, 29 из кристаллических матерна.шв. Реснсграцсся спектров на спектрофотомстре ИКС-!4 основана на прсиисиис оптического нуля, заключающемся в выравнивании интенсивностей пучков свста в 1 и 11 каналах. Если интеисжвность пучков света в обоих каналах одинакова (например, когда в канале ! пет паглосцающего образца), на боламстр поступают одинаковые сигналы и поэтому усилитель переменного тока ис реагирует на постоянный' сигнал. При этом неро записывающего устройства показывает 100!1! прапуакания. Прн наличии поглапсающега образца в капала 1 па болометр гсоперсэгеано направляются пучки различной интенсивности из каналов ! и И.

В реэульсате с(со~рзсируетсп .'.теременпый сигнал, частота кото- рога равна части!с прерывания световых пучков модулятором (его частота 0 Гц). Этот сигнал после усиления и преобразования попадает иа обмотку электродвигателя отработки 60, который перемещает фотометрический клин Ь', уменьшая да пуля позииссшусо разность интенсивностей пучков, Фс!тометрический клин механически связан с пером 31 записывающего устройства. Ве;снчнна перемещения пера (пропарциона.тьная величине перемещения клина) показывает в процентах поглощение исследуемого образца. Когда образец полш!стью поглощает и данной области спектра проходяьцую !еров пего радиацию (это эквивалентно пе- 1), исро зассисывасощего уссройства по!газ!«- наст отсутствие прапускания (0% пропускаиия).

Для первоначального уравнивания пучков в обоих капа!ах при отсутствии поглощающего абраши их!естся казспенсиругощий клин 9 (см. рис. 11.22), который устанавливается рукояткой 26 (см. рис. 11,21'!. Одиаврсмсияа с работой фасомстричсского блока, который регистрирует отиошеиссе сипсалав в каналах 1 и И, происходит автома.спческае сканирование (исрессещснпс) спектра перед выходной !целью»опахра»атара, Сканирование огушсствлястсп ирн вращении мотора развертки спектра по длинам волн, механически связанного с вращением зеркала Литтрова 21, Одновременно враисассся валик А', па !сатаров! находится аумажиая '!а!!та для регистрации спектра. Трсбуехсая длина полны па выходной спели мапохромагора мажет устаиавлиматься вручнусо с помощью барабана длин вали 1д (см.

рис. !!.2!), па кагорам имеется относительная шкала, раасн!тая на 20 бсслыссих н 100 .малых делений. 162 ! !игсисшспость игяочника излучения сильно мссгястся в зависимости сп длины волны (см, рнс. 11.20), и это затрудняет раб!!ту шссктрофогомстров. Для нормальной работы приемно-усвлнтельиога устройства необходимо, чтобы энергия, подаваемая на боломстр, была почтя постоянной. Это осуществляется зз счет раскрытия входной и выходной щели по такому зшсапу, который позволил бы иметь па выходе примерно постоьнную энергию излучения. Одновременное раскрытие входной и выходной лели производится фигурным кулачком 26, который поворачивается вместе с разворотом зеркала Литтрога от мотора длин волн. Величина раскрытия щели показывается на искало микрометра 23.

Головкой 24 можно устанавливать определенную программу раскрьюня щелей, чтобы работать лиоо при малых, лиао при больших щелях. Для призм, используемых в ИК-области, дисперсия резко уменьпсаечся в сторону коротких длин волн (см, рнс. И.4), и поэтому длп перекрывания большего спектрального диапазона необходимо использовать ряд призм нз разли гных материалов. 11апрнмер, призма нз КаС! используется в области от 650 до 2000 см-', призма из !.!Е от !800 до 5000 см-! и т. д. Из-за того, чта дисперсия призмы изменяется с длиной:волны, а спектральные измерения желательно проводить так, чтобы шкала волновых чиса.! была линейной, необходимо вращать зеркало Литтрова с переменной угловой скоростью за счет того, что вместе с вращением барабана длин вали вращается также и кучачок 22; имеющий такой профиль, что график зависимости волновосо числа от делений барабана длин волн становится линейным.