1 Методы. Физические методы исследования, использующие электромагнитное излучение

• Название: Физические методы исследования, использующие электромагнитное излучение
• Дата: 24.10.2022
• Размер: 2.63 Mb.
• Имя файла: 1 Методы.pdf
• Тип: Учебное пособие; #752472
• страница: 1 из 8

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра экологии и химической технологии
544(07)
А187
В.В. Авдин
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Учебное пособие
Челябинск
Издательский центр ЮУрГУ
2019

УДК 544.22(075.8)
А187
Одобрено
учебно-методической комиссией
Института естественных и точных наук
Рецензенты:
А.В. Батист, С.С. Полушкин
Авдин, В.В.
А187
Физические методы исследования, использующие электромагнит- ное излучение: учебное пособие / В.В. Авдин. – Челябинск: Издатель- ский центр ЮУрГУ, 2019. – 80 с.
В учебном пособии рассмотрены основы физических методов исследо- вания структуры и свойств веществ, использующие электромагнитное из- лучение рентгеновского, ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазона. Представлены основы рентгеноструктурного и рентгенофазо- вого анализа, спектроскопии оптического диапазона, ИК- и КР- (раманов- ской) спектроскопии, методов фотоэлектронной спектроскопии, а также методов тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения XANES и
EXAFS.
Основная цель учебного пособия – дать студентам понимание того, на каких принципах основаны описанные методы исследования, как принци- пиально устроены соответствующие приборы и какие задачи можно решать с их помощью.
Учебное пособие предназначено для бакалавров и магистров, обучаю- щихся по направлениям 04.03.01. и 04.04.01. «Химия», 05.03.06. и 05.04.06.
«Экология и природопользование», 18.03.01 и 18.04.01 «Химическая тех- нология», а также 18.03.02. и 18.04.02. «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии».
УДК 544.22(075.8)
 Издательский центр ЮУрГУ, 2019

3
1. ВИДЫ ИЗЛУЧЕНИЙ И ИХ ИСТОЧНИКИ
Методы, основанные на взаимодействии вещества с излучением относят к
«неразрушающим» методам. Понятие «неразрушающий» несколько условно, так как образец подвергается различным приёмам пробоподготовки, как то: из- мельчение, обработка ультразвуком, растворение, осаждение, прессование в таблетку и пр. Кроме того, в ряде методов образец сильно охлаждают – до тем- пературы кипения жидкого азота (77,4 K, или –195,75
°С) и даже гелия (4,2 K, или –268,95
°С) или, наоборот, нагревают до 200…300 °С и вакуумируют для удаления адсорбированной воды и газов. Но даже если этого и не делают, то воздействие всё равно есть. Ведь для получения информации, нужно, чтобы излучение провзаимодействовало с веществом и как-то изменилось, оставив часть энергии в виде картины интерференции или дифракции, спектра погло- щения, отражения, пропускания или рассеяния. При этом, например, полимеры темнеют, значит происходит их частичное разложение. Поэтому термин «не- разрушающий метод» означает, что в целом изменениями в образце можно пренебречь и после, например, ИК-спектроскопии эту же пробу можно изу- чить, например, методом КР-спектроскопии (он же рáман) или каким-либо ещё методом.
Основной вид излучения, использующегося для исследований состава, строения и физико-химических свойств веществ – электромагнитное излуче- ние. Используются практически все его виды от самых малых длин волн до самых больших.
Что такое электромагнитное излучение? Известно, что это поток фотонов.
Фотон – частица, имеющая нулевую массу покоя и энергию Е, зависящую от частоты (длины волны): E = hν, где ν – это частота (Гц), а h – постоянная
Планка. 1 Гц – это одно колебание в секунду. То есть чем короче длина волны, тем больше колебаний будет совершено в секунду и тем выше частота. Длина волны
λ связана с частотой простым соотношением: λ = с/ν, где с – скорость света (в случае других волн – скорость их распространения). Постоянная планка h имеет размерность Дж
⋅с. Это минимальное количество энергии, кото- рое может быть передано или принято в каком-либо процессе. Макс Планк в начале ХХ века установил, что передача энергии происходит не плавно, а очень маленькими неделимыми порциями, равными примерно 6,63
⋅10–34 Дж⋅с. Со- ответственно, чем выше частота h, тем больше энергии несёт в себе один фо- тон. Поэтому фотон ещё называют квантом излучения. Другими словами, чем выше частота (короче длина волны) тем выше минимальное количество энер- гии, которое несёт в себе один фотон (квант энергии). В общем-то, эти рассуж- дения верны для любого (не только электромагнитного) излучения. Но если

4 частицы другого изучения имеют, в отличие от фотона, ненулевую массу по- коя, то минимальное значение кванта возрастает.
Длину волны электромагнитного излучения, также, как и обычную длину, принято измерять в метрах (система СИ) с применением десятичных приставок
(милли-, санти-, нано-, пико-, кило-, мега- и пр.). Однако для удобства часто длины волн электромагнитного излучения записывают в несистемных едини- цах, называемых ангстремами (Å), названными так по имени шведского учёного
Андерса Онгстрёма (звук, соответствующий шведской букве «Å» близок к звуку русской буквы «О», но из-за отсутствия в стандартных наборах типографских знаков такой буквы её заменяли на «А» ещё в XVII веке, а «ё» – для скорости набора – на «е»; так Онгстрём превратился в Ангстрема). 1 Å = 10
–10
м = 0,1 нм.
Для больших (более километра) длин волн тоже применяют внесистемные еди- ницы, но такие излучения в физических методах исследования не используют.
Энергию принято выражать в джоулях (Дж). Энергию электромагнитного излучения удобно записывать во внесистемных электронвольтах (эВ) и обрат- ных сантиметрах (см
–1
). Электронвольт – это энергия, которая нужна для пере- носа заряда в один электрон (элементарный электрический заряд) от одной точки до другой, разница потенциалов между которыми равна 1В. Эта единица измерения пришла из физики элементарных частиц. 1 эВ = 1,6
⋅10
–19
Дж. Обрат- ный сантиметр – величина, активно использующаяся в ИК и КР (рамановской) спектроскопии. Если спектры в видимом диапазоне удобно изображать в коор- динатах «поглощение/пропускание – длина волны, нм», то спектры ИК и КР удобно откладывать с использованием в качестве оси абсцисс обратную длину волны, т. е. 1/(
λ, см). Таким образом, наиболее распространённый диапазон за- писи ИК и КР спектров в обратных сантиметрах будет лежать в интервале
400…4000 см
–1
, а в микрометрах – 2,5…25 мкм. Обратную длину волны часто называют волновым числом ( ), так как она пропорциональна числу волн (пол- ных колебаний), укладывающихся на единице длины (400 см
–1
– 400 волн на одном сантиметре).
Связь длины волны и волнового числа с энергией осуществляется через формулу, определяющую энергию кванта: E = hν. Так как ν = с/
λ = c , следо- вательно, E = hc , или = E/hc. 1 см
–1
= 11,962 Дж/моль = 1,24
⋅10
–4
эВ. Из этих формул видно, что и волновое число, и длина волны, и частота могут являться энергетическими характеристиками.
Если посмотреть на шкалу электромагнитных излучений (рис. 1), то самую маленькую длину волны (самую высокую частоту) имеет
γ–излучение – менее
10
–10
м. Энергия одного кванта (то есть одного фотона) данного излучения пре- вышает 10 5
эВ. Это излучение образуется в ядерных процессах: переход ядер из возбуждённого состояния в обычное, взаимодействие ядер, распад ядра и пр. За

5 счёт высокой энергии
γ–излучение обладает высокой проникающей способно- стью. Оно вызывает ионизацию вещества с образованием свободных радикалов как за счёт выбивания электронов, так и за счёт образования пар «электрон-по- зитрон» в поле ядерных сил. С этими свойствами связана высокая радиационная опасность данного излучения. Но эти же свойства используют и в благих целях для лечения онкологических заболеваний, для стерилизации, для проведения тонких хирургических операций (так называемый
γ–нож). γ–излучение исполь- зуется для выявления неоднородностей внутри металлов – так называемая
γ–де- фектоскопия. Метод аналогичен, например, флюорографии, которую приме- няют в медицине для определения особенностей органов грудной клетки, только в качестве излучения применяют не рентгеновские, а
γ–лучи. субмиллиметровый в
и д
и м
ы й
диапазон средний ИК ближний ИК рентгеновские лучи
γ-лучи
УФ дальний ИК
УКВ1 УКВ2 УКВ3
УКВ4
КВ
СВ
ДВ СДВ
диапазон радиоволн
оптический диапазон
СВЧ диапазон
Длина волны, м
10
–14 10
–13 10
–12 10
–11 10
–10 10
–9 10
–8 10
–7 10
–6 10
–5 10
–4 10
–3 0,01 0,1 1
10 100 1000 10 4
10 5
Рис. 1. Шкала электромагнитных излучений (пояснения в тексте)
Далее располагаются рентгеновские лучи, открытые Вильгельмом Конра- дом Рёнтгеном в 1895 году и названные Х-лучи. Диапазон длин волн рентге- новских лучей – от 0,001 нм до 10 нм. Диапазоны рентгеновских и
γ–лучей сильно перекрываются. В области перекрывания их различают по источнику:
γ–излучение образуется за счёт ядерных процессов, а рентгеновское – за счёт электронных переходов. Если источник неизвестен, то отнести излучение к
γ– или рентгеновским лучам нельзя.
Рентгеновское излучение, так же как и
γ–излучение, не отклоняется элек- трическими и магнитными полями и практически не преломляется ни в каких материалах. Поэтому эти излучения нельзя сфокусировать в пучок. Для рент- геновских лучей существуют способы некоторого отклонения и, соответ- ственно, фокусировки, но при этом происходит сильное снижение интенсив- ности. Пучок получают, ограничивая широконаправленный поток лучей.

6
γ–излучение получают, используя радиоактивные материалы, в основном искусственно полученные (
60
Co,
22
Na). Рентгеновское излучение получают пу- тём торможения разогнанных электронов. Торможение, вызывающее рентге- новское излучение, может происходить за счёт соударения электронного луча и мишени или за счёт отклонения разогнанных до околосветовых (релятивист- ких) скоростей электронов в магнитном поле. Первый способ реализуется в специальных устройствах – рентгеновских трубках, второй – в огромных со- оружениях, называемых синхротронами. Синхротронное излучение, в отличие от излучения рентгеновской трубки, имеет непрерывный (сплошной) спектр и узкий конус направленности. Оба излучения используются для исследования структуры веществ.
Рентгеновская трубка устроена следующим образом (рис. 2). Источником электронов является подогреваемый катод (1). В металлах, как известно, элек- троны внешних электронных оболочек не привязаны к определённым атомам и образуют так называемый «электронный газ» (2), который, собственно, и от- вечает за электропроводность. При повышении температуры выше определён- ного значения (зависящего от вида металла) электроны получают достаточно энергии, чтобы вылетать из металла на некоторое расстояние. Чем выше тем- пература, тем больше электронов покидают пределы твёрдого тела. То есть выше определённой температуры «электронный газ» начинает располагаться возле поверхности металла. Это называется «температурная эмиссия электро- нов». Металл при этом приобретает положительный заряд, поэтому упомяну- тый газ не улетучивается. Если теперь на некотором расстоянии от подогретого металла расположить положительный электрод (анод), на котором электриче- ский потенциал будет выше, чем положительный потенциал на катоде, элек- тронный газ начнёт двигаться в сторону анода. Образуется электронный луч
(3). Чем выше разность потенциалов между анодом и катодом (ускоряющее напряжение), тем быстрее двигаются электроны (выше сила тока). В различ- ных рентгеновских трубках ускоряющее напряжение может составлять от 10 до 200 кВ. По такому же принципу устроены и электронные лампы, являвши- еся когда-то основой всей электроники, а сейчас применяющиеся только в не- которых усилителях звука («ламповые усилители»). Этот же принцип лежит в основе работы электронно-лучевой трубки, которые применялись в телевизо- рах и мониторах старого поколения, и в основе электронной пушки, применя- ющейся и в старых, и в современных электронных микроскопах. Но в элек- тронных лампах, электронно-лучевых трубках и в электронных пушках на пути электронного луча ставят управляющие электроды, которые ослабляют, отклоняют, фокусируют и пр. поток электронов. В рентгеновской трубке ника- ких управляющих электродов нет. Катод изготавливают из металла с высоким сопротивлением, обычно из вольфрама, анод (5) представляет собой мишень

7 из специального металла, расположенную под некоторым углом к электрон- ному лучу. Вся эта система, кроме того, находится в вакууме – от 10
–7
до
10
–3
Па, в зависимости от назначения трубки. Напряжение между катодом и анодом – от десятков до сотен кВ.
Рис. 2. Схема рентгеновской трубки
1 – подогреваемый катод, 2 – электронный газ, 3 – электронный луч, 4 – рент- геновское излучение, 5 – ускоряющий анод, 6 – водяное охлаждение
Электроны тормозятся материалом мишени, при этом возникает два вида рентгеновского излучения (4): тормозное и характеристическое. Тормозное из- лучение возникает за счёт резкого торможения разогнанных электронов. Так как торможение происходит за счёт соударения с электронами мишени, которые имеют разную собственную энергию, скорость торможения различных электро- нов разная. Поэтому спектр тормозного излучения широкий и сплошной. Харак- теристическое излучение возникает за счёт того, что электроны луча выбивают электроны с внутренних электронных оболочек. При этом возникают вакансии, которые заполняются путём перехода электронов, расположенных на более вы- соких уровнях, на освободившееся место. Энергия на более низких уровнях ниже, чем на более высоких, поэтому появляется избыток энергии, который вы- деляется в виде излучения. Это излучение и является характеристическим. Его частота определяется природой атома и видом перехода. Вид излучения – спек- тральная линия, лежащая в рентгеновском диапазоне.
Переход на K-оболочку с ближайшей L называется K-линией. Так как на L- оболочке есть s- и p-электроны, то возникают две линии, называемые K
α1
и K
α2
Переходы с M-оболочки на K вызывают появление линий K
β1
, K
β2
, K
β3
, K
β4
,
K
β5
. Переход электронов с M на L оболочку приводит к появлению L-серии:
L
α1
, L
α2
, L
α3
… и т. д. Таким образом, спектр излучения имеет вид полосы с рядом линий. Однако, самой интенсивной является линия K
α1
. Её обычно и ис- пользуют, выделяя из общего потока при помощи специальных фильтров – ме-

8 таллическая фольга из металла, имеющего в Периодической системе элемен- тов Д.И. Менделеева номер на единицу меньше, чем материал анода (для Fe –
Mn, для Cu – Ni, для Co – Fe и пр.). Стоит отметить, что из всей энергии, затра- чиваемой на процесс, около 1 % расходуется по назначению, остальная энергия выделяется в виде тепла. Поэтому анод охлаждают проточной водой (6).
На практике, используя различные мишени, получают довольно широкий набор излучений – от 0,2 до 2,3 Å. Чем выше атомный номер, тем короче длина волны (то есть выше частота) излучения. Эта зависимость имеет количествен- ный характер и определяется законом Г. Мозли. Самые распространённые трубки – с медной и железной мишенью. В рентгенофлуоресцентных анализа- торах часто используют магниевую мишень. Менее распространены трубки с мишенями из молибдена, ванадия, хрома, кобальта, серебра, никеля, циркония.
Синхротронное излучение получают в особых сооружениях – синхротро- нах. Это циклический резонансный ускоритель, расположенный в отдельном специальном здании. В трубе диаметром в несколько десятков сантиметров со- здаётся глубокий вакуум – около 10
–12
Па (примерно, как в межпланетном про- странстве). Труба замкнута в огромное кольцо с радиусом 1 км и более. Вдоль трубы установлены ускоряющие магниты и резонаторы, отклоняющие маг- ниты. Электронная пушка генерирует пучок электронов и вбрасывает его в трубу, где происходит ускорение электронного пучка до релятивистких скоро- стей (то есть до скоростей, близких к скорости света, когда начинают прояв- ляться релятивистские эффекты – увеличение массы, замедление времени и пр.). При движении электронов по кольцевой трубе происходит периодическое их отклонение от прямолинейной траектории. При этом отклонении выделя- ется синхротронное излучение. Отличие синхротронного рентгеновского излу- чения от обычного, генерируемого рентгеновской трубкой, не только в намного большей мощности (даже у первых синхротронов яркость излучения превышала яркость лучей рентгеновской трубки в 10 6
раз, а сейчас – в 10 12
раз), но и в монохроматичности пучка, возможности получения наносекундных им- пульсов. Кроме того, синхротрон позволяет варьировать длину волны генери- руемого излучения от инфракрасного до жёсткого рентгеновского излучения.
Поэтому «вокруг» синхротрона расположено огромное количество исследова- тельских станций и блоков самого разного назначения. Например, в Курчатов- ском синхротроне их 14, каждый реализует по несколько методов.
В мире существует около 50 синхротронов, в том числе два – в России (в
Курчатовском институте и в Новосибирском отделении РАН).
После рентгеновского излучения следующая по мере увеличения длины волны область – оптический диапазон. Его название связано с тем, что излуче- ние этого диапазона подчиняется всем законам оптики и может быть прелом-

9 лено, сфокусировано, диспергировано с помощью оптических линз. В оптиче- ский диапазон входят следующие виды излучения: ультрафиолетовое, види- мое, инфракрасное.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение имеет диапазон длин волн – от 10 до
400 нм. Ближним ультрафиолетом обычно называют интервал 180…400 нм, дальним, или вакуумным, или жёстким – 10…180 нм. Цифра 180 нм появилась из-за того, что ниже этого значения ультрафиолетовые лучи сильно поглоща- ются всеми компонентами воздуха. В диапазоне 190…400 нм воздух для УФ- лучей прозрачен. Замена воздуха на азот расширяет диапазон до 180 нм. Ниже
180 нм УФ может распространяться только в вакууме.
Ультрафиолетовые лучи были открыты У. Гершелем в 1801 году после от- крытия им же в 1800 г инфракрасных лучей. УФ излучение считается невиди- мым, но верхняя граница 400 нм условна и зависит от особенностей зрения конкретного человека. Есть люди, способные видеть излучение с длиной волны от 350 нм (как правило, они являются дальтониками). Для них излуче- ние ультрафиолетовых ламп, даже с фильтром, отсекающим свет с длинами волн более 400 нм, является видимым (глубоким тёмно-фиолетовым светом).
Также есть люди, для которых и 420 нм – невидимые лучи.
Излучение ультрафиолетового диапазона образуется при переходе возбуж- дённых электронов в стабильное состояние. Энергия электронов значительно меньше, чем при генерации рентгеновского излучения, поэтому ультрафиоле- товые лучи есть в спектре большинства твёрдых тел, нагретых до температуры
3000 K и выше. Однако твёрдые тела, нагретые до указанной температуры, большую часть энергии излучают в видимом и инфракрасном диапазоне, так что на долю УФ остаётся всего несколько процентов. Более высокий выход ультрафиолета имеют газоразрядные источники. В них трубка (обычно квар- цевая, так как кварц обладает высокой прозрачностью в УФ диапазоне) запол- няется газом (водород, ксенон, дейтерий, пары ртути и др.). На концах трубки расположены электроды, на которые подаётся высокое напряжение. Происхо- дит ионизация газа с последующим электрическим пробоем и возникновением электрической дуги. Дуга светится в видимом, ультрафиолетовом и инфра- красном диапазоне, но используются такие источники в основном для получе- ния УФ, который преобладает в спектре.
Спектральный состав источника зависит от типа газа. Спектр дейтериевых и ксеноновых ламп в основном сплошной с небольшими пиками. Спектр ртут- ной лампы, наоборот, в основном линейчатый (рис. 3). Дейтериевые и ксено- новые лампы часто используют в УФ спектрометрах, ртутные – как источники мощного ультрафиолета в медицинских целях. Известен медицинский термин
«кварцевание». Это стерилизация помещения и оборудования под излучением

10
«кварцевой лампы», то есть ртутной лампы с кварцевой трубкой, без люмино- фора. Ртутные лампы применяли раньше и для обеззараживания воды (в насто- ящее время основными источниками здесь являются светодиодные лампы). До появления светодиодных источников света ртутные лампы считались одними из наиболее экономичных источников света и повсеместно применялись (и пока ещё применяются до сих пор) для освещения производственных помеще- ний и улиц. Эти лампы по сути отличаются от медицинских кварцевых тем, что поверхность кварцевой трубки покрыта люминофором. Люминофор погло- щает ультрафиолетовое излучение и переизлучает его в видимом диапазоне. За пределы люминесцентной лампы выходит не более 1…2 % мягкого ультрафи- олета (это меньше, чем в солнечном спектре). а) б)
Рис. 3. Спектр дейтериевой (а) [1] и ртутной лампы (б) [2]
Нельзя не сказать о значительном развитии в последние 10 лет светодиод-
ных источников, в том числе ультрафиолетовых. Светодиод, как и просто диод
– полупроводниковый прибор. Что такое полупроводник? Электроны в веще- ствах могут быть расположены в валентной зоне и в зоне проводимости. Ва- лентная зона – это верхние электронные оболочки, участвующие в образова- нии химических связей. Зона проводимости – это фактически оторванные от атома электроны, находящиеся поблизости от атома, удерживаемые возник- шим при отрыве электрона положительным зарядом на атоме. За счёт тепло- вого движения атомы легко обмениваются этими электронами. В металлах между валентной зоной и зоной проводимости нет энергетического барьера
(рис. 4), поэтому там легко возникает «электронный газ» – электроны внешних оболочек «обобществляются». В полупроводниках и диэлектриках между ва- лентной зоной и зоной проводимости существует запрещённая зона, где элек- троны не могут находиться. Поэтому электрону в полупроводниках и диэлек- триках, чтобы перейти в зону проводимости, нужно получить энергию больше, чем ширина запрещённой зоны (Eg – в англоязычной литературе – Energy gap).

11
В диэлектриках это происходит при нагревании или при подаче очень высо- кого напряжения (пробой диэлектрика). В полупроводниках запрещённая зона тоже есть, но она не такая большая, как в диэлектриках, поэтому при подаче напряжения ток начинает течь, но сила тока небольшая. Условно при Eg < 2эВ материал относят к проводнику, при Eg = 2…6 эВ – к полупроводнику, при
Eg > 6 эВ – к диэлектрику.
Рис. 4. Ширина запрещённой зоны (пояснение в тексте)
В полупроводниковом диоде кристалл состоит из двух типов полупроводни- ков. В одном полупроводнике путём введения специальных добавок создана так называемая «электронная проводимость», то есть добавлены вещества, которые свободно отдают электроны в так называемую зону проводимости (полупровод- ник n-типа). В другом полупроводнике добавлены вещества, которые удержи- вают электроны, находящиеся в зоне проводимости, создавая так называемые
«дырки». При наложении электрического поля по n-полупроводнику начинают двигаться электроны, по p-полупроводнику – дырки. В месте соприкосновения p- и n-полупроводников возникает p-n-переход, на котором создаётся контакт- ная разность потенциалов за счёт диффузии электронов из n- в р- область. Эта разность потенциалов препятствует дальнейшему переходу электронов. Если на p-n-переход наложить электрическое поле так, что положительный потенциал будет на р-, а отрицательный на n-области, то поле снизит контактную разность потенциалов и через переход потечёт ток – диод откроется. Если направление поля противоположное, то оно будет повышать контактную разность потенциа- лов и диод закроется, то есть ток не будет течь. При рекомбинации пар «элек- трон – дырка» выделяется энергия. В некоторых парах эта энергия выделяется в виде кванта излучения. Такие диоды являются светодиодами.
Светодиоды были открыты в начале ХХ века. С середины прошлого века их использовали как маломощные источники света. И лишь к концу века были найдены материалы, в которых очень большая часть энергии при рекомбина- ции пары «электрон – дырка» выделяется в виде излучения. Так появились сверхъяркие светодиоды, а затем и светодиодные лампы. Ещё в начале XXI века КПД светодиодных ламп превышал КПД ламп накаливания в 2 раза (10 % против 5 %), и был в два раза меньше современных на тот момент люминес- центных ламп (20 %). При этом стоимость светодиодных ламп была намного выше, чем люминесцентных и почти в 100 раз выше, чем ламп накаливания.

12
КПД светодиодных источников за двадцать лет вырос в четыре раза (а в лабо- раторных образцах уже в 10 раз), стоимость сократилась в десять раз и уже не возникает сомнений, что скоро они станут основным источником света.
Так как частота излучения в светодиодах определяется энергией, выделяю- щейся при взаимодействии электронов и дырок в p-n-переходе, и зависит от природы полупроводников, спектр светодиодов представлен одной (если p-n- переход один) довольно узкой линией. Это позволило создать полупроводни- ковый лазер, но о лазерах чуть попозже. В отличие от других источников, где для получения узкой спектральной линии применяют различные диспергаторы
(светофильтры, призмы, дифракционные решётки и пр.), светодиод сразу из- лучает на определённой длине волны. Поэтому наборы светодиодов активно применяют в современных спектральных приборах.
В ультрафиолетовой области существуют светодиодные источники мощ- ностью до 10 Вт с длиной волны от 240 нм.
При УФ-исследованиях активно применяют лазеры (английская аббревиа- тура «