Принцип работы спектрофотометра

Физические принципы спектрофотометрии. Устройство спектрофотометра

Спектрофотометр дает возможность пропустить через исследуемый образец световой поток любой требуемой длины волны, проводить фотометрические измерения, сканируя (просматривая) весь диапазон длин волн не только видимого (VIS) света - от 380 до 750 нм, но и ближнего ультрафиолета (UV) - от 200 до 380 нм.

Последнее обстоятельство не исключает целесообразности выпуска недорогих спектрофотометров, не имеющих источника ультрафиолетового излучения и работающих только в видимой части оптического диапазона волн.

Целью упомянутого и очень важного режима работы спектрофотометров - режима сканирования - является построение спектральной кривой поглощения (абсорбции) и нахождение на ней пиков, а также исследование процессов интерференции и поиск ложных пиков, приводящих к ошибочным результатам при спектрофотометрических исследованиях.

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.

Принцип работы спектрофотометра - фотография 10

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.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 3 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 926)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты