Курсовая работа (Проект) по дисциплине на тему
![]()
|
ГЛАВА 22.1 Общее понятие об ИК-спектрометрахБлагодаря достижениям современной науке на сегодняшний день существуют специальные приборы — спектрометры. В основе метода их использования лежит облучение анализируемого вещества инфракрасными лучами, в результате чего возбуждаются атомы молекул вещества и переходят на новый энергетический уровень. Эти изменения замечаются регистрирующим устройством, которое выдаёт спектр поглощения. Как было отмечено в предыдущей главе, по этим графикам можно с большой точностью сказать, что за вещество перед нами. По особенностям получения спектра приборы можно подразделить на диспергирующие и недиспергирующие. К наиболее часто встречающимся диспергирующим спектрометрам относятся сканирующие приборы. (Рис. 9) ![]() Рис. 9. Схема устройства диспергирующего спектрометра Источник света расщепляются на два новых луча, благодаря отражению от зеркал. Каждый из лучей имеет одинаковую интенсивность. Первый проходит через кювету с анализируемым веществом, а второй через кювету сравнения, а благодаря прерывателю каждый луч направляется то на одну кювету, то на другую. Отличительной особенностью диспергирующего ИК-спектрометра является наличие монохроматора. Как правило, в качестве монохроматора используются дифракционные решётки, т.е. такие оптические приборы, которые представляют собой множество мелких щелей и непроницаемых промежутков. Как понятно из названия, принцип работы дифракционных решёток основан на явлении дифракции. Детектор представляет собой термопару и бломер. Термопара превращает энергию излучения в тепловую. Бломер – это металл, который меняет своё сопротивление в зависимости от температуры. [9] Спектрометры бывают двух типов: Однолучевые Двухлучевые – свет распадается на два пучка. В современных аналитических лабораториях наиболее часто используются двухлучевые ИК-спектрометры. В приборах такого образца есть возможность сразу получать кривую пропускания изучаемого образца. Однолучевой же спектрометр требует снятия двух спектрограмм. Помимо основного спектра поглощения в однолучевом спектрометре необходимо снимать и фоновый спектр, рассчитывать интенсивность по закону Бугера – Ламберта – Бера и строят спектральную кривую – всё это приносит неудобства при интерпретации данных. Применение таких приборов осложняется и поглощением анализируемым веществом паров воды и углекислого газа воздуха. Однако в современных анализа всё чаще применяются недиспергирующие прибор – Фурье-спектрометры. Если диспергирующие устройства основывались на явлении дифракции, то недиспергирующие на явлении интерференции. По этой причине в Фурье-спектрометры вместо монохроматоров входят интерферометры. Различают интерферометры Фабри-Перо, Жамена, Майкельсона, Рэлея Интерферометр Фабри-Перо (рис. 10) ![]() Рис. 10. Схема интерферометра Фабри-Перо Луч излучения от источника S проходит через объектив О1 и бессчётное количество раз отражается от зеркал Р1 м Р2, в результате чего волны становятся когерентными с разностью хода равной 2nh · cosθ, где h – это интервал между Р1 и Р2. Таким образом, на объективе О2 формируется интерференционная картинка в виде колец. Отличительной особенностью интерферометра Фабри-Перо является его высокая разрешающая способность. Интерферометр Жамена (Рис. 11) ![]() Рис. 11. Схема интерферометра Жамена Луч света S падает на зеркальную пластину Р1 и отражается уже в виде двух лучей S1 и S2, каждый из которых проходит через кювету с анализируемым газом и газом сравнения соответственно. Теперь эти пучки света отражаются от такой же пластины Р2, развёрнутой параллельно Р1. В результате 2 равных по интенсивности пучка проходят через линзу и попадают в зрительную трубу Т, где возникает интерференционная картинка, представляющая собой равные полосы. Достоинством этого прибора является способность измерять в жидком и газовом агрегатном состоянии. Интерферометр Рэлея (Рис. 12) Получение интерференционной картинки таким прибором почти схожа с опытом Юнга. ![]() Рис. 12. Схема интерферометра Рэлея. Свет падает из щели от точечного источника S и проходит через линзу и диафрагму, где исходная волна расходится на 2 плоских пучка, каждый из которых проходит через кюветку с исходным образцом и кювету сравнения. Лучи фокусируются другой линзой на экран, где отображается интерференционная картинка. Рассмотрим схему наиболее известного интерферометра Майкельсона. (рис. 13) ![]() Рис. 13. Интерферометр Майкельсона. Луч 1 от источника излучения попадает на диагонально расположенное полупрозрачное зеркало (светоделитель), затем частично отражается (2), частично проходит сквозь преграду (2’). Луч 2 отражается теперь от другого зеркала М1(3), проходит светоделитель (4) и поступает на фотоприёмник. Аналогично ведёт себя и луч 2’ – отражается от зеркала М2 (3’), затем от светоотделителя (4’) и опять же попадает на фотоприёмник, который регистрирует интерферограмму. То есть сущность интерферометра Мйкельсона в том, что пучок в процессе многократного отражения разлагается на две части, каждая из которых попадает на приёмник. Если лучи окажутся когерентными (волны, имеющие постоянную разность фаз, форму и одинаковую длину), то будет зафиксирована интерференция. Для того чтобы поддерживать нужную разность фаз необходимо передвигать зеркала (Рис. 6 жёлтая стрелка). [10] Н ![]() |