Ю.А. Золотов - Основы аналитической химии (практическое руководство) (1110140), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Ф1У) Из выражения (7,6) следует, что степень ослабления мощности светового потока будет тем боль' ше, чем больше коэффициент а(У). Последний связан с интенсивностью линии в спектре поглощения соотношением: где с — скорость света. Однако при регистрации спектров поглощения обычно измеряют не а(у), а оптическую плотность А =18(Фс(У)/Ф(У)) (7.8) Величины А и Т наряду с коэффициентом а(У) служат в качестве меры интенсивности линии в спектре поглощения.
В то же время коэффициент линейного поглощения пропорционален концентрации с поглощающего вещества: где /с(у) — коэффициент поглощения ветцества. Подставляя (7.10) в (7.6), получаем выражение основного закона светопоглошения: Ф(У) = Фе(У) '10 (7.11) Из результатов юмерения оптической плотности илн пропускания образца нетрудно рассчитать концентрацию вещества в нем по формуле: А = — 18Т= 'к(у)/с. (7Л2) Формулы (7,4) и (7.12) получены для линейчатых спектров. Однако спектры молекул, наблюдаемые в оптическом диапазоне шкалы электромагнитньпс волн, являются полосатыми.
Поскольку спектральные полосы состоят ю большого числа тесно расположенных спектральных линий, для которых справедливы соотношения (7.З) и (7.5), то, очевидно, что между пиковой интенсивностью полос в спектрах испускания и поглощения и концентрацией вещества в образце также имеют место зависимости, подобные (7.4) и (7.12). 7.2. ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПТИЧКСКОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА Спектральные приборы я ях основные характеристики. Для проведения анализа по спектрам испускания илн поглощения используют спектральные приборы. Их основное нвзначенне— 12 200 353 выделение из излучения источника монохроматических составляНаиболее распространены приборы с пространственным разделением частот (длин волн) — так называемые дисперснонные спектральные приборы, основным элементом которых является диспергирующее устройство — призма или дифракционная щетка.
Их — реиз подразделяют на монохроматоры выделяющи светового потока сложного спектрального состава только один интервал частот (для регистрации всего спектра в этом случае необходимо последовательно просканировать всю рабочую область частот), и полихроматоры, выделяющие несколько таких интервалов либо обеспечивающие одновременную регистрацию всего спектра или его части.
Последний способ. ре ации(наф т о . ~мгистр (на фотопластинку или фотопленку) используют в спектрографах. Важи ажнейшими параметраъш, характеризующими аналитические возможности и класс дисперсионных спектральных приборов, являются спектраш ный диапазон, дисперсия, ширина спектральной полосы пропускания и светосила, С определениями этих р етров и их типичньпми величинами можно ознакомиться в специальной литературе.
В без я изл дисперсионных спектральных приборах монохромати заныв ха а ци злучения осуществляется с помощью светофильтров. Ос р ктеристики светофильтра — длина волны максимально- новго пропускания, ширина полосы пропускания, величина максимального пропускания. Как правило, у светофильтров степень монохроматизации излучения значительно ниже, чем у призм или дифракционных решеток. К бездисперсионным приборам относится также интерферометр Майкельсона, использую й не щи не протр ое, а временное разделение частот и преобразующий излучение источника в интерферограмму, Для последующего преобразования интерферограммы в спектр (преобразование Фурье) необходимо использование ЭВМ. Приемники излучения, Регистрация монохроматических лучистых потоков (и интерферограмм) осуществляется с помощью приемников излучения, преобразующих электромагнитную энердругие виды энергии (чаще всего — в электрическую), более удобные для измерения. В спектральных приборах используют тепловые, фотоэлектронные и фотохимические приемники излучения.
Тепловые приемники (термоэлементы, болометры, оптико- акустические приемники) реагируют на количество электромагнитной энергия, затраченной на нагревание приемного элемента. Их используют главным образом в средней и дальней областях ИК-спектра. 354 Фотоэлектронные (фотоэлектрические) приемники (фотоэлементы, фотоумножители, фоторезисторы, фотодиоды) используют явление внешнего или внутреннего фотоэффекта. Фотоэлектронный приемник включают в электрическую цепь. При освещении такого приемника в силу явления фотоэффекта ток в цепи возрастает пропорционально величине электромагнитной энергии, падающей на приемник. Фотоэлектронные приемники являются наиболее распространенным типом приемников для УФ, видимой и ближней ИК областей спектра.
К фотохимическим приемникам юлучения относится фото- эмульсия — один ю наиболее старых приемников излучения. Фотоэмульсия содержит мельчайшие кристаллы галогенидов серебра, которые под действием излучения частично восстанавливаются до металлического серебра. После химической обработкн (проявления и последующего фиксирования) экспонированной (подвергшейся воздействию света) эмульсии фотографическое изображение становится видимым. Количество серебра, выделившегося под действием излучения, можно охарактеризовать в виде величины почернения: где Фв и Ф вЂ” мощности световых потоков одного и того же источника света, пропускаемых через незасвеченный и засвеченный участки фотоэмульсии.
Фотографическая регистрация спектров используется в приборах для атомно-эмиссионного анализа — спектрографах. Весьма чувствительным приемником видимого излучения является глаз человека. Однако он обладает различной чувствительностью к излучению разных длин волн, Для зеленого света с длиной волны 555 нм чувствительность максимальна (при этой длине волны глаз, адаптированный к темноте, способен зарегистрировать световой поток, соответствующий нескольким десяткам фотонов в секунду). Визуальная регистрация спектров используется в приборах для атомно-эмиссионного анализа— спектроскопах, стилоскопах. Приборы для эмиссионного, абсорбцяониого и люминесцеипюго анализа.
Принципиальные схемы приборов для эмиссионного, абсорбционного и люминесцентного анализа приведены на рис. 7.5. Приборы для абсорбционного анализа содержат внешний источник излучения, а в приборах для эмиссионного анализа источником излучения является сама проба, Приборы для люминесцентного анализа представляют собой как бы комбинацию приборов для абсорбционного и эмиссионного анализа. В абсорбционной спектроскопии важнейшим фактором является степень монохроматичности (спектральная ширина) светово- 355 сточвиком возбуждения свободиых атомов вещестжит также и исто а пи и возва про ы. б . Различные коиструкпии источников атомиз ц ..1. буждения кратко рассмотрены в Э 7.3..
0 рис, 7,5. Схемы приборов ллл змиссионного (а), абсорбпионного (б) и игом))нее-. лсвтного (в) анализа: 1 — впапппй источзив взлучппвв; у — спипральвый прибор 1а — первичный, д — пччувх й);у — бр пгй — рв у;у — р рру и у р~ о го потока. Оиа должна быль тем выше, чем меньше спектральная ширина соответствующих линий (полос) поглощения. В молеку, лярвой абсорбци овцой спектроскопии обычно используют источ-',;"':-:,'! ~,;; ники непрерывного спектра в сочетании с моиохроматором ийф светофильтром, обеспечивающие спектральную ширину от ие'-:-,':.::!;:;:'3 скольких иаиометров до нескольких десятков иаиометров. Дли ';:::,';!, атомной абсорбциоииой спектроскопии такая степень мощщх~'- матичиости недостаточна.
Там обычно используют источиикВ'.: .'::::!'-. лииейчатого спектра (также в сочетании с моиохроматором)- —::,:::~' лампы с полым катодом или безэлектродиые разрядные лаьпгьй- . ',:, При этом спектральная ширина испускаемого света может. д~.'==",:.;:~:;. стягать сотых долей нанометра. В люьщиесцеитиой спектроскопии важнейшее требоваиие;::::,:~!-' к источникам внешнего излучения — высокая мощность.
Поэто му для молекулярного и атомного люмииесцеитиого аиалйЗа часто используют мощные лампы накаливания, ксеиоиовые газо'-": !,:::.~';,,-; разрядиые лампы, а в атомной спектроскопии, кроме того, высб-.' коиитеисивиые лампы с полым катодом, безэлектродиые газоразрядиые лампы, лазеры. В приборах для регистрации молекулярных спектров (абсорбт циониых и люминесцентиых) образцы помешают в сосуды с про=:".''':::!::.!'-;"') ' зрачньвж плоскими стенками — параллельными (абсорбциои';,: „'.-':!» иая спектроскопия) или перпендикулнриыми (люмииесцеитнагя спектроскопия).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
