Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Голографические решетки можно изготавливать и на вогнутых поверхностях; такие решетки выполняют роль как днспергирующей, так и фокусирующей системы; при этом становятся ненужными зеркала и линзы, которые ослабляют интенсивность излучения. Хотя голографические решетки дороже нарезных, в современных спектрометрах обычно используются именно они, особенно для анализа излучающих образцов (флуоресцентный анализ). В целом, в большинстве современных приборов дифракционные решетки заменили призмы.
3. Оптические фильтры. Для выделения излучения с определенными длинами волн используют оптические фильтры разных типов: узкополосные фильтры, фильтры с крутым срезом н ннтерференционные фильтры. Фильтры двух первых типов обычно делают нз стекла; они содержат красители, которые поглощают все нежелательное излучение. Фильтры с крутым срезом поглощают все излучение до определенной длины волны и пропускают более длинноволновое излучение. Интерференционные фильтры состоят из двух слоев стекла, внутренние поверхности которых покрыты тонкой полупрозрачной металлической пленкой, и промежуточного слоя прозрачного материала типа кварца или флюорвта.
Излучение, падающее на фильтр, подвергается интерференции, в результате чего че- ! 6,6. ОБОРУДОВАНИЕ ДПЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПЕКТРОМЕ7РИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 4т рез фильтр вроходи1 только излучение с очень узком интервалом дьин воли. !! Еирииа полосы пропускания фильтра уменьп1ается, если интенсивность прохо- дя1дето излучения увеличивается. 48 Таблица 16.6 Характеристики материалов, прозрачных а МК-области Рабочий диапазон, см ' Характеристики Материал !ч'аС! 40000-625 Гигроскопичен, растворим в воде КС1 Гигроскопичен, растворим в воде СзВг Сз1 ь1Р 83333-1425 С Рз 77000-1110 АВВг 22000-333 ККВ-5с 16600-285 ХПБ 50000-760 УлБе 83333-1430 400-30 Е КВЯ-5 — брсмнд-иодид галлия Т1[Вг,!!.
— Прим, иерее Публикуется с разрешения [МсСапбу Бс!елббс Со. Саш1олае 489] в адаптированном внле. Вар АВС! УФ-кварц ИК-кварц Полизгилен 40000-500 40000-400 40000-250 40000-200 67000-870 10000-400 20000-500 5000-560 56800-3700 40000-3000 625-10 ГЛАВА 16. МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СПЕКТРОМЕТРНИ Гигроскопичен, растворим в воде, дешев, наиболее распространенный материал Гигроскопичен, растворим в воде, немного дороже, чем !чаС1, и более гигроскопичен Очень гигроскопичен, растворим в воде, удобен для исследований, проводимых в области длинных волн [малых волновых чисел) Слегка растворим в воде, удобен для исследований, проводимых в УФ-диапазоне Нерастворим в воде, устойчив к большинству кислот и щелочей Нерастворим в воде, хрупок, растворим в кислотах и )ЧН4С! Нерастворим в воде, вызывает коррозию металлов, темнеет под действием коротковолнового видимого излучения (хранят в темноте) Нерастворим в воде, вызывает коррозию металлов, темнеет под действием коротковолнового видимого излучения [хранят в темноте) Нерастворим в воде, высокотоксичен, растворим в основаниях, мягок, удобен для метода нарушенного полного внутреннего отражения Нерастворим в воде, обычных кислотах и щелочах, хрупок Нерастворим в воде, обычных кислотах и щелочах, хрупок Хрупок, имеет высокий показатель преломления Нерастворим в большинстве кислот и оснований Устойчив к воде и большинству растворителей Устойчив к воде и большинству растворителей Дешевый материал для работы в дальней ИК-области 1Б.Б.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ 49 не очень надежен. но применение внутренних стандартов позволяет решить зту проблему. Длину хода лучей для пустой кк веты можно измсригг по ингсрферснциониой картине. Суцзесзвузот также юозккгьз с изменяемой длиной хода лучей, толщина которых варьирухнся оз 0,002 до 3 мм. Если образец представляет собой жидкость. его обычдо ана,зизиоукц в ГЛАВА! 6.
МЕТОДЫ МОЛЕ!!УЛЯРНОЙ СПЕ!ОРОМЕТРИИ Детекторы Детекторы в УФ- и видимой областях. Выбор детектора, естественно, определяется длиной волны регистрируемого излучения. В УФ- и видимой областях обычно используют фотоэлементы. Фотоэлемент состоит из излучающего катода и анода.
Между ними подается высокое напряжение. Когда фотон попадает в окошко элемента и достигает катода, последний испускает электрон, который притягивается к аноду. В результате возникает электрический ток, который можно усилить и измерить. Отклик материала катода зависит от длины волны, поэтому для разных участков спектра необходимы разные фотоэлементы. Например, один может быть использован для голубого и УФ-излучения, а другой — для красного.
Фотоэлектронные умножнтели (фотоумножители ФЭУ) более чувствительны к излучению в УФ- и видимой областях, чем фотоэлементы. ФЭУ состоит из фотоизлучающего катода, на который падает фотон, и ряда электродов (динодов), положительный потенциал которых при переходе к каждому последующему (от 50 до 90 В) все более увеличивается.
Когда фотон попадает на фотоизлучающую поверхность, он выбивает первичный электрон (это явление названо фотоэффектом; в 1921 г. Альберту Эйнштейну присуждена Нобелевская премия по физике именно за это открытие, совершенное им в 1905 г., а не за специальную теорию относительности, которую он также разработал в 1905 г. — см, ячвзч.
1пс!дсауе.сош/1пс!дсауе/1!Ьгагу/96шаг/е!лаге!и. Ьпп!). Первичный электрон, вылетевший из катода, ускоряется по пути к первому диноду. Удар этого электрона о динод вызывает непускание многих вторичных электронов, которые, в свою очередь, ускоряются при движении к следующему диноду. Там каждый вторичный электрон выбивает другие электроны и т. д. (может быль до 10 стадий усиления). В конечном итоге электроны собираются на аноде. Выходной сигнал ФЭУ может быть дополнительно усилен. Различные ФЭУ различаются по чувствительности в разных диапазонах длин волн. На рис.
16.18 показаны зависимости чувствительности нескольких типичных ФЭУ с разными излучающими поверхностями от длины волны. Популярность ФЭУ 1Р28 (поверхность 8-5) обусловлена его универсальностью, поскольку он может работать как в УФ-, так и в видимой областях. ФЭУ 7102 (поверхность 8-1) подходит для красной области. Поскольку чувствительность ФЭУ достаточно высока, можно использовать более узкие щели (меньшую интенсивность излучения), что позволяет достичь лучшего разрешения. Были созданы ФЭУ, чувствительные только в УФ-диапазоне (от 160 до 320 нм) — так называемые ФЭУ с солнечной блендой. Они помогают снизить помехи от видимого света и удобны в качестве УФ-детекию/зов в недиспергируюших системах. В спектрометрах, которые регистрируют одновременно весь спектр (см.
разд. 16.10), в качестве детекторов используют матрицы (линейкн) фотодиодов. Линейка фотоднодов — это сотни фотодиодов, расположенных рядом друг с другом на одном монокристалле кремния (чипе). С каждым связано конденсаторное запоминающее устройство, которое собирает и интегрирует фототок, гене- 1В.В. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СПЕКТРОМЕ1РИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯ Рис. 16.18 Кривые снексральноИ чувствительности для некоторых ФЗУ.
В-5 — НС'А 1Р28; ГЛАВА 16. МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ Р 600 < я й 500 сл 400 д зоо 5 200 1ОО т РИО. 16.20 Типичная кривая спектральной чувствительности, полученная с помощью линейки диодов [М. Келда!1-ТоЬ~ав, Ат. ЕаЬ., МагсЬ, 1989, р. 102). С разрешения 1а1еп1а1юпа! Вс!еп1!Дс Сопппиа!са1!опв, 1пс. 200 ЗОО 400 500 500 700 600 900 1000 1!00 1200 Длина волны, иы вительностью в области от -180 до 1100 нм (от УФ- до ближней ИК-области) (рис, 1б.20). Этот диапазон шире, чем для ФЭУ, и квантовый выход выше. Устройство спектрометров с линейкой фотодиодов описано в разд.
16.10. Еше один тип матричного детектора — приемник с зарядовой связью (ПЗС). Двумерные матрицы ПЗС применяются в цифровых камерах. В недорогих спектральных приборах часто используются дешевые кремниевые диоды или фотоэлементы. Они состоят из кремниевого кристалла, допированного определенным элементом; попадание фотона вызывает электрический импульс (ток), который затем усиливают. Изготавливают и диоды, чувствительные к определенному цвету излучения.
Спектрометры, в которых детекторами служат фотоэлементы или ФЭУ (илн линейки диодов), называют спектрофотометрами, а соответствующие измерения — спектрофотометрией. Более строго, по определению журнала Ала1ул'- са1 Сйетилу, спектрофотометр — это спекгрометр, который измеряет отношение мощностей двух лучей, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
