что такое монохроматор в устройстве спектрофотометра
Что такое спектрофотометр
Спектрофотометр – это высокотехнологичный прибор, необходимый для измерения спектральной зависимости степени поглощения, пропускания, оптической плотности и концентрации растворов, веществ посредством различных видов электромагнитного излучения: видимого, инфракрасного, ультрафиолетового.
Принцип работы
Методы спектрометрии предполагают анализ спектрального состава разных биологических материалов с помощью отраженного или прошедшего через них электромагнитного излучения в оптическом диапазоне по их способности отражать (поглощать) различные длин волн. Для этого проводится сравнение двух фотопотоков оптического излучения: падающего на образец и прошедшего или отраженного от/через образец.
Эффективность данного анализа состоит в том, что все вещества по-разному поглощают свет при разной длине волны. По количеству поглощенного света можно установить концентрацию вещества, изучить состав его элементов. Анализ можно проводить в количественном и в качественном аспектах.
Устройство спектрофотометра
Спектральные анализаторы разных видов состоят из следующих основных элементов:
Схема прибора
В состав схемы спектрального анализатора входят источник непрерывного спектра, узел исследуемого материала, спектральный узел и система регистрации.
Существует 2 основных конструктивных типа спектрофотометров:
Преимущество двухлучевых спектральных анализаторов очевидно: они более точны и менее чувствительны к изменяющимся условиям окружающей среды.
Что измеряет
Спектрофотометры имеют широкий масштаб возможностей. Они применяются для измерения концентрации веществ, их плотности, наличия различных включений, выявления примесей. Также они определяют возможности и скорость изменения показателей при модифицировании состава. Нередко используются для точной классификации цветов, спектрального анализа.
Спектрофотометры необходимы для следующих измерений:
Области применения
Возможности спектрофотометрии нашли применение в самых разных сферах жизнедеятельности человека:
Благодаря высокой скорости и точности проведения анализа спектрофотометры востребованы в разных сферах контроля качества, прежде всего научно-исследовательских, пищевых, нефтехимических, производственных, металлургических, биохимических лабораториях, а также в лабораториях проверки состава воды. На производственных линиях используются крупногабаритные стационарные установки, которые обладают многофункциональностью и подходят для самых сложных разноплановых исследований.
Портативный вариант приборов позволяет использовать их для исследований в полевых условиях, например, для анализа состава воздуха, воды, грунта, почвы. Спектрофотометры умеют измерять спектры отражения и вычислять наличие пигментов в цвете, эти свойства нашли практическое применение при колорировании красок и эмалей в типографиях, при покраске автомобилей, предметов интерьера.
В нашем интернет-магазине можно приобрести модели спектрофотометров высокого качества отечественных и зарубежных производителей, в том числе из США. Мы предлагаем широкий модельный ряд приборов различной оснащенности, отличающихся по спектральным диапазонам, погрешностью и воспроизводимостью установки длины волны, наличием сканирования спектров, комплектацией, видом установки длины волны (ручная, автоматическая). Наши консультанты помогут в выборе и подберут необходимый вам вариант под любой бюджет и задачи.
Что такое спектрофотометр
Спектрофотометр – это высокотехнологичный прибор, необходимый для измерения спектральной зависимости степени поглощения, пропускания, оптической плотности и концентрации растворов, веществ посредством различных видов электромагнитного излучения: видимого, инфракрасного, ультрафиолетового.
Принцип работы
Методы спектрометрии предполагают анализ спектрального состава разных биологических материалов с помощью отраженного или прошедшего через них электромагнитного излучения в оптическом диапазоне по их способности отражать (поглощать) различные длин волн. Для этого проводится сравнение двух фотопотоков оптического излучения: падающего на образец и прошедшего или отраженного от/через образец.
Эффективность данного анализа состоит в том, что все вещества по-разному поглощают свет при разной длине волны. По количеству поглощенного света можно установить концентрацию вещества, изучить состав его элементов. Анализ можно проводить в количественном и в качественном аспектах.
Устройство спектрофотометра
Спектральные анализаторы разных видов состоят из следующих основных элементов:
Схема прибора
В состав схемы спектрального анализатора входят источник непрерывного спектра, узел исследуемого материала, спектральный узел и система регистрации.
Существует 2 основных конструктивных типа спектрофотометров:
Преимущество двухлучевых спектральных анализаторов очевидно: они более точны и менее чувствительны к изменяющимся условиям окружающей среды.
Что измеряет
Спектрофотометры имеют широкий масштаб возможностей. Они применяются для измерения концентрации веществ, их плотности, наличия различных включений, выявления примесей. Также они определяют возможности и скорость изменения показателей при модифицировании состава. Нередко используются для точной классификации цветов, спектрального анализа.
Спектрофотометры необходимы для следующих измерений:
Области применения
Возможности спектрофотометрии нашли применение в самых разных сферах жизнедеятельности человека:
Благодаря высокой скорости и точности проведения анализа спектрофотометры востребованы в разных сферах контроля качества, прежде всего научно-исследовательских, пищевых, нефтехимических, производственных, металлургических, биохимических лабораториях, а также в лабораториях проверки состава воды. На производственных линиях используются крупногабаритные стационарные установки, которые обладают многофункциональностью и подходят для самых сложных разноплановых исследований.
Портативный вариант приборов позволяет использовать их для исследований в полевых условиях, например, для анализа состава воздуха, воды, грунта, почвы. Спектрофотометры умеют измерять спектры отражения и вычислять наличие пигментов в цвете, эти свойства нашли практическое применение при колорировании красок и эмалей в типографиях, при покраске автомобилей, предметов интерьера.
В нашем интернет-магазине можно приобрести модели спектрофотометров высокого качества отечественных и зарубежных производителей, в том числе из США. Мы предлагаем широкий модельный ряд приборов различной оснащенности, отличающихся по спектральным диапазонам, погрешностью и воспроизводимостью установки длины волны, наличием сканирования спектров, комплектацией, видом установки длины волны (ручная, автоматическая). Наши консультанты помогут в выборе и подберут необходимый вам вариант под любой бюджет и задачи.
Что такое монохроматор?
Выделение линий спектра
В спектрофотометрах и других физических приборах, где требуется разложение светового пучка на спектральные линии, используют призматические устройства или дифракционные решетки.
Явление дисперсии или разложения света объясняется различной скоростью распространения лучей, имеющих разную длину волны, при прохождении через прозрачные оптические среды (вода, лед, стекло, кварц и другие вещества и кристаллы). Чем короче волна, тем больше преломление она испытывает.
В дифракционных решетках разложение света основано на явлении различного отклонения волн при огибании препятствия. После прохождения щелей решетки одинаковые участки интерферируют (складываются), образуя полосы спектра.
Между спектрами, полученными призмой и решеткой, есть различия. Дифракционный раскладывается на равномерные участки по возрастанию длины волны от фиолетовой области к красной. Призматический расположен по убыванию длин волн, при этом в красной области сжат, а в фиолетовой растянут. Использование кварцевых призм вместо стеклянных позволяет выделить еще и ультрафиолетовую часть спектра.
Состав монохроматора
Устройство монохроматора включает источник света, призму или дифракционную решетку и регулятор величины выделяемого интервала длин волн в виде щели. Современные спектрофотометры В 1200 или
В 1100 позволяют получать спектр в диапазоне длин волн от 315 до 1050 нм, то есть не только в видимой, но также в ультрафиолетовой и инфракрасной области и выделять в нем участки шириной до 4 нм.
Принцип работы спектрофотометра
Физические принципы спектрофотометрии. Устройство спектрофотометра
Последнее обстоятельство не исключает целесообразности выпуска недорогих спектрофотометров, не имеющих источника ультрафиолетового излучения и работающих только в видимой части оптического диапазона волн.
Принцип действия
Принцип действия спектрофотометра основан на нулевом методе и заключается в следующем.
Монохроматический пучок света делится призмой Рошона на два плоскополяризованных пучка.
Один пучок диафрагмируется, другой проходит через призму Волластона и снова делится на два пучка, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Так как на призму Волластона падает плоскополяризованный пучок света, интенсивность пучков света за призмой Волластона определяется угловым положением относительно нее призмы Рошона.
Далее пучки поочередно перекрываются вращающимся модулятором таким образом, что интенсивность света в каждом пучке изменяется по трапецеидальной форме, и началу открытия одного пучка соответствует начало закрытия другого. Конструкция модулятора и скорость его вращения выбраны таким образом, что световой поток прерывается с частотой 50 Гц.
Свет, прошедший через контрольный и измеряемый образцы, попадает в интегрирующий шар и после многократного отражения от его стенок освещает фотоэлемент.
Освещенность фотоэлемента в каждый момент времени определяется суммой световых потоков, прошедших через контрольный и измеряемый образцы.
Если световые потоки равны, освещенность фотоэлемента будет постоянна в любой момент времени, и переменный сигнал на входе усилительной системы будет отсутствовать.
При наличии поглощения в измеряемом образце суммарный световой поток на фотоэлементе будет изменяться с частотой 50 Гц и на нагрузке фотоэлемента появится переменное напряжение сигнала той же частоты. Это напряжение усиливается усилителем и подается на обмотку управления электродвигателя отработки, который с помощью фотометрического кулачка поворачивает призму Рошона до тех пор, пока не исчезнет разность световых потоков, вызывающая электрический сигнал на входе усилителя.
Одновременно с поворотом призмы происходит перемещение пера, фиксирующего на бланке пропускание или оптическую плотность образца.
Изменение длины волны света, выходящего из монохроматора, производится путем перемещения вдоль спектра средней щели спектрофотометра электродвигателем развертки спектра; одновременно с этим поворачивается барабан записывающего устройства. Таким образом, на бланке, закрепленном на барабане, записывается кривая зависимости коэффициента пропускания или оптической плотности образца от длины волны.
При работе на фиксированной длине волны происходит поворот барабана записывающего устройства без перемещения средней щели спектрофотометра, при этом на бланке записывается кривая изменения коэффициента пропускания или оптической плотности образца во времени.
3.1.3.2. Оптическая схема
Оптическая схема спектрофотометра состоит из двух частей: спектральной (двойного монохроматора) и фотометрической.
Нить лампы 1 (рис. 1) изображается конденсором 2 через входную щель 3 в плоскости объектива 4.
Входная щель расположена в фокальной плоскости объектива; выходящий из него параллельный пучок света проходит диспергирующую призму 5 и разлагается в спектр. Объектив 6 первого монохроматора дает спектральное изображение входной щели в плоскости средней щели. Средняя щель двойного монохроматора, образованная зеркалом 7 для поворота лучей и ножом 8, вырезает участок спектра, который проходит во второй монохроматор и после вторичного разложения проецируется в плоскость выходной щели 9.
По выходе из монохроматора пучок света попадает в фотометрическую часть спектрофотометра. Сначала пучок проходит через линзу 10 и двоякопреломляющую призму Рошона 11. Линза 10 дает изображение объектива выходного коллиматора вблизи диафрагмы 12, призма 11 разделяет это изображение на два, поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях. Одно изображение, расположенное на оптической оси системы, проходит через призму Волластона 13 и линзу 14, другое, смещенное, — срезается диафрагмой 12.
Линза 14 дает изображение выходной щели в плоскости полулинз 15, установленных внутри модулятора света 16. Вследствие двойного лучепреломления призмы Волластона в плоскости полулинз получаются два изображения выходной щели. Пройдя полулинзы 15, контрольный и измеряемый образцы, пучки отклоняются на 90° призмами 17, затем через входные окна 18 шара 19 падают на окна 20, к которым прижимаются две белые заглушки.
Свет суммируется шаром и освещает фотоэлемент, расположенный за выходным окном шара, закрытым молочным стеклом.
Наука
This wiki’s URL has been migrated to the primary fandom.com domain.Read more here
Монохроматор
Схема прохождения лучей в монохроматоре с дифракционной решёткой.
Принцип действия монохроматора основан на явлении дисперсии света в призме или на дифракционной решётке.
Содержание
Устройство
Лучи от источника света фокусируются на входную щель монохроматора. От щели, освещаемой источником излучения, лучи попадают через коллиматор на диспергирующий элемент. Затем, подвергшийся дисперсии световой поток направляется на фокусирующий объектив, который проектирует его на выходную оптическую щель и далее на исследуемый объект. Нужный участок спектра совмещают с выходной щелью поворотом диспергирующего элемента; изменяя ширину щели, меняют спектральную ширину dl (интервал длин волн) выделенного участка.
Из потока света, диспергированного (разложенного в непрерывный спектр) призмой или дифракционной решёткой, свет нужной длины волны, с помощью механических поворотных устройств, направляют в необходимое место (например, на кювету с исследуемым раствором). Для обеспечения точной настройки и регулирования длины волны, поворот (зеркал, призмы, решётки) осуществляется с помощью специального передаточного механизма. Управление последним в различных моделях может осуществляться либо вручную (последовательно перебирая необходимые длины волн), либо автоматически (с помощью электропривода под управлением готового или собственного программного обеспечения).
Типы монохроматоров
Монохроматор Черни-Тернера
Схема работы монохроматора Черны-Тернера.