Ю.А. Золотов - Методы химического анализа (Основы аналитической химии, том 2) (1110130), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Спектральные приборы и характеристики их основных узлов пр б м понимают устройство, обеспечивающее Под спектральным при ором поним Регистрацию спектра, а также измерение частот (д ) частот (длин волн) и интенсив- ких составляющих. Конструктивно носгей его отдельных монохроматических сосгавля щ 4312 209 1,2 3 о 5 6 спектральные приборы различают ся а Рис. 11.6. Блок-схема эмиссиолзависимости от в а ег ид р истрируеы ого спектра (эмиссионные, абсорбционвы — источник излучения; 2 — ог- ас- сеяния, магнитного резонанса), исполь тор и ения; 4 — иомвнк зуемои области электРомагнитного из. взл ения; 5 — сне ма усиления лУчениа, физического состоЯниЯ пРоб ы.
злокорнческоуо сщзоала ° 6 ро Особенности конструкции пРибоРов бу. гвстрврующее усгроиеож> дуг обсуждены в разделах, посвященных соответствующим методам. Здесь мы рассмотрим лишь некоторые наиболее общие принципы устройства спек. тральных приборов и их основные характеристики. В спектроскопических методах электромагнитное излучение, фо м ирующее аналитическии сигнал, может исходить либо от самой пробы либо от специального внешнего источника излучения. Первый случай имеет место в эмиссионных методах анализа.
Блок-схема эмиссионного спектрального прибора изображена на рис. 11.6. Основными узлами такого прибора являются отделение для пробы (служащее одновременно к сточником излучения), анализатор частоты, приемник излучения (детектор) и регистрирующее устройство. Отметим, что все эти узлы входят в состав любого спектрального прибора. Таким образом, принципиальная схема эмиссионного прибора является наиболее простой. В абсорбционных приборах по сравнению с эмиссионными появляется дополнительный узел — источник внешнего излучения (рис, 11.7).
Анализатор частоты может располагаться как непосредственно после него, перед отделением для пробы (рис. 11.7, о» прямая конфигурация), так иЕюсле отделения для пробы (рис. 11.7, б, обращенная конфигурация). В абсорбционных методах анализа аналитическим сигналом служит одна из относительных характеристик 1 2 3 О 5 6 саетопоглошения (обычно оптическая плотность, см. Разд. 1.1). Поэтому для регистрации абсорбционного спектра интенсивности потоков излучения необхо- б димо измерить дважды.
Первый раз из Рис. 11.7. Блок-схема абсорбцвмеряют интенсивность потока источника о"ного спектрального прибора с (/о), второй раз — интенсивность потока прямой (и) и обращенной (6) на выходе из образца (/). Для компенсации эффектов, не связанных с поглошени- / "сточник излучения; 2— ем электромагнитной энергии образцом, аиалюатор излучения; 3 — отде- вместо интенсивности потока исгочни ление Лла пРоб (кювотиое отде- ление); 4 — приемник нзлучепотока на выходе из образца сравнения ияя; 5 — система усиления электрического сигнала; 6 — регист(более подробно см. в разд.
11.3.1). Эти рирующее устройство 210 3 3 !1 о 6 ОС ,~ио ,' 3 ',[ Ос~) 1 1 2 Л = 1а/о// Т=///о 1 3 11 8 Одиолучевои абсорбпионлый спеатральныи прибор 1 — коточ оточник излучения; 2 — анализатор излучения; 3 — отделение для проб (якиедюе отлеление); 4 — приемник излучения; 5 — система усиления электрического с сигнала; 6 — регистрирующее устройство; ОС вЂ” образец сравнения; йяу — измеряемый образец оамерения можно осуществлять по однолучевой нли двухлучевой схеме. В однолучевой схеме (рис. 11.8) измерения выполняют попеременно, мода в световой поток по очереди образец сравнения и исследуемый ебрвзец.
В двухлучевой схеме (рис. 11.9) поток излучения от источника даат на два потока равной интенсивности, которые пропускают, соответственно, через образец сравнения и исследуемый образец. Люминесо/еньчный спектральный прибор (рис. 11.10) с точки зрения принципиальной схемы представляет собой комбинацию абсорбционного и эмиссионного приборов. Как и в абсорбционных приборах, здесь имеется источник внешнего излучения. Однако аналитический сигнал формирует не это излучение, называемое первичным, а излучение, испускаемое, как и в случае эмиссионной спектроскопии, самой пробой (в люмииесцентной спектроскопии это излучение называется вторичным).
Поэтому анализатор частоты в люминесцентных приборах всегда расположен после отделения для пробы. Часто в люминесцеитных приборах имеется и дополнительный узел — первичный светофильтр или монохроматор выделяющий из первичного излучения световой поток с частотой, ф 4 = 1а/о// Т=///о Роос. 11.9.
двухлучевой абсорбцнонный спектральный пРибор: 1 — источник излучения; 2 — анализатор излучения; 3 — отделение для проб ("ювотиое отделевие); 4 — приемник излучения; 5 — система Усиления элехтрнооского сигнала; 6 — регистрирующее устройство; ОС вЂ” образец сравнения; ВΠ— измеряемый образец; М вЂ” зеркало Н' 211 Отделение длл пробы Конструкции отделения длл пробы в разных спектральных приборах разнообразны. Они определяются агрегатным состоянием пробы н условиями окружающей среды, необходимыми для реализации того нли иного метода анализа.
При анализе твердых образцов (например, в атомно- эмиссионной или рентгеновской спектроскопии) отделение для пробы включает в себя держатель образца, а при анализе растворов (молекулярная оптическая спекгроскопия, спектроскопия магнитного резонанса) держатель для специального сосуда (кюветы или ампулы), в который помещается анализируемый раствор. В последнем случае отделение для пробы называют кюветным отделением. В ряде случаев (в рентгеноэмиссионной, иногда рентгенофлуоресцентной спектроскопии) отделение для пробы необходимо вакуумировать, в других случаях (молекулярная абсорбционная и люминесцентная спектроскопня, спектроскопия комбинационного рассеяния) — изолировать от окружающего света. В оптической атомной спектроскопии (эмиссионной, абсорбцнонной, люминесцентной) температура пробы должна быть достаточной для ее испарения и атомизации, а в атомно-эмиссионной спектроскопии, кроме того, и для возбуждения образовавшихся свободных атомов.
Поэтому в приборах для оптической атомной спектроскопии отделение для пробы представляет собой источник высокой температуры (как правило, 1 000 'С и вы- 212 Рис. 11.10. Блок-схеиа люмннеспентвого спектрального прибора: 1 — источник возбуждающего излучения; 2 — первичный анализатор излучения; 3 — отделение для проб (кювствое отделение); 4 — вторичный анализатор излучения; 5 — приемник излучения; б — система усиления электрического сигнала; 7 — регистрирующее устройство необходимой для возбуждения люминесцел. пди пробы.
Чтобы исключить попадание пер. вичного излучения на детектор, оптическую схему люминесцентного прибора, как правило, строят таким образом, чтобы потоки пер вичного и вторичного излучений были пер пендикулярны друг другу. Принципиальная схема спектрометров магнитною резонанса схожа либо с абсорбци онными (спектрометры ЭПР)„либо с эмис. сионными (спектрометры ЯМР) приборами, а спектрометров комбинационною рассеяния — с люминесцентными приборами.
В то же время приборы для регистрации этих спектров имеют и существенные конструктивные особенности. Они будут рассмотрены в разделах, посвященных соответствующим методам анализа. Кратко рассмотрим назначение и основные характеристики отдельных узлов спектральных приборов. азываемый в этом случае атомизатором. В различных методах ананазыва а к кон аФ~ ру ции отделения д робы мо у предъявл я идру е специ „„фнческне требования. Источники внешнего излучения й очники внешнего излучения используют только в приборах для сточн абвер"цн Рб онной и люминесцентной спектроскопии (а также в аналогичшвх по к онструкции приборах для спектроскопии КР и магнитного резонанса, см.
м. выше). В зависимости от используемого диапазона электромагнитио ного излучения его источниками могут служить лампы й конструкции, лазеры, рентгеновские трубки, радиочастотные генераторы и другие устройства. Общими требованиями, предъявляемыми к излучению, испускаемому внешним источником, являются достаточно высокая интенсивность и во многих случаях — та или иная степень м нь монохроматичности. Необходимая степень монохроматичности определяется способом регистрации спектра (в абсорбционных методах она долж олжна быть достаточно высокой, в люминесцентных же методах монохроматнзация часто вообще не требуется) и структурой регистри- емого спектра образца.
В отношении последнего фактора действует РУ общее правило: чем более тонкую структуру имеет исследуемы" й спектр, т. е. чем меньше ширина составляющих его структурных элементов (линнй, полос), тем более монохроматичным должно быть излучение источника. Поэтому, в частности, в атомной абсорбционной спектроскопии требования к монохроматичности источника намного более строгие, чем в молекулярной абсорбциониой спектроскопии (напомним, что в оптической области спектры атомов имеют линейчатую структуру, а спектры молекул — полосатую).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
