17.06.2023

Инфракрасный спектрометр


Инфракрасный спектрометр — прибор для регистрации инфракрасных спектров поглощения, пропускания или отражения веществ.

Общее устройство прибора

Дисперсионные ИК-спектрометры

Типичный дисперсионный ИК-спектрометр функционирует следующим образом. Излучение от полихроматического источника проходит через кювету с образцом, а затем попадает на монохроматор, в качестве которого выступает призма либо дифракционная решётка. Далее инфракрасное излучение, разложенное в спектр, проходит через узкую щель, позволяющую выбрать необходимый спектральный диапазон и направить его на детектор, где происходит определение его интенсивности. Проход по всему спектральному диапазону достигается за счёт поворота призмы или дифракционной решётки: при этом в щель поочерёдно попадает излучение с разными длинами волн, что позволяет записать спектр.

Обычно дисперсионный прибор имеет двухлучевую оптическую схему. В нём регистрируется интенсивность не только пучка, проходящего через образец, но и пучка сравнения, который проходит через пустую кювету или кювету, заполненную чистым растворителем. Далее оба пучка поочерёдно попадают на монохроматор и детектор, где их интенсивности сравниваются. Конструкционно это достигается при помощи круглого зеркала, в котором часть секторов зеркальная, а часть пустая. Такое строение зеркала позволяет либо пропускать на детектор луч от образца, либо отражать на детектор луч сравнения, а за счёт вращения зеркала эти фазы быстро чередуются. Частное от деления интенсивности пучка от образца на интенсивность пучка сравнения даёт искомую величину пропускания T (англ. transmittance, %).

Фурье-ИК-спектрометры

Общее устройство

Основным элементом инфракрасного спектрометра с преобразованием Фурье является интерферометр Майкельсона, который работает следующим образом. Луч когерентного света падает на светоделитель, в результате чего получаются два луча примерно одинаковой интенсивности. Далее каждый из этих лучей отражается от своего зеркала и возвращается на светоделитель, где лучи объединяются, создают интерференцию и попадают на детектор. Одно из зеркал в интерферометре является подвижным: его положение постоянно изменяется, за счёт чего возникает меняющаяся разность хода. В зависимости от величины разности хода лучи соединяются в фазе или противофазе, что приводит к положительной или отрицательной интерференции.

При прохождении через интерферометр монохроматического излучения сигнал имеет вид синусоиды, частота которой пропорциональна волновому числу. Однако в ИК-спектрометрах используется полихроматическое инфракрасное излучение, поэтому синусоиды разных частот накладываются, образуя сложную картину, называемую интерферограммой. Интерферограмму можно превратить в инфракрасный спектр при помощи преобразования Фурье.

Образец в этих приборах располагается между интерферометром и детектором, в отличие от дисперсионных спектрометров, где образец помещают между источником и монохроматором. Кроме того, Фурье-ИК-спектрометры обычно работают в однолучевом режиме: поочерёдно записываются два спектра (с образцом и без него), а их разность и даёт спектр поглощения образца.

Источник излучения

Оптика

Оптические элементы инфракрасного спектрометра (кюветы, линзы, а для дисперсионного прибора — и призма) должны быть прозрачны для ИК-излучения. Поскольку стекло и кварц этому требованию не удовлетворяют, используются другие оптические материалы.

Монохроматор

Детектор

Для регистрации инфракрасного излучения в спектрометрах используются методы, позволяющие быстро и с высокой точностью определять температуру. Раньше в приборах для этой цели использовали термоэлементы или ячейку Голея. Действие последней основано на расширении газа: камера, наполненная ксеноном и закрытая с одной стороны гибкой мембраной, нагревается падающим инфракрасным излучением. Газ при нагревании расширяется и деформирует мембрану, положение которой фиксируется с помощью светового указателя.


Похожие новости:

Как волновой рентгенофлуоресцентный спектрометр определяет качественный и количественный состав вещества

Как волновой рентгенофлуоресцентный спектрометр определяет качественный и количественный состав вещества
Сегодня понятие «спектр» в физике включает не только охотника, перманентно мечтающего о добыче фазана.

Анализаторы для металлов и сплавов – выбор оборудования

Анализаторы для металлов и сплавов – выбор оборудования
Анализатор для металлов и сплавов – это специальный прибор неразрушимого процесса действия, применяемый для оценки структурного состава, а также марки конкретного образца.

Нидерландский институт космических исследований

Нидерландский институт космических исследований
Нидерландский институт космических исследований (НИКИ) — национальное агентство по космическим исследованиям, является представителем Нидерландов в Европейском космическом агентстве, занимается

Способы оптимизации микроклимата (часть 2)

Способы оптимизации микроклимата (часть 2)
Положительное действие солнечных лучей сказывается на крови. Систематическое умеренное воздействие их значительно усиливает кроветворение с одновременным увеличением в периферической крови количества
Комментариев пока еще нет. Вы можете стать первым!

Добавить комментарий!

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Популярные новости
Тройник медный – особенности сантехнического элемента
Тройник медный – особенности сантехнического элемента
Медный тройник – это соединительный элемент, который применяется для создания разветвлений в...
Геологические изыскания для строительства: ключ к успешной застройке
Геологические изыскания для строительства: ключ к успешной застройке
Когда дело касается строительства дома или другого сооружения, грамотное проведение геологических...
Как выбрать лучший товар в интернете. Профессиональные рекомендации на popularsale.ru
Как выбрать лучший товар в интернете. Профессиональные рекомендации на popularsale.ru
Потребителю порой трудно сделать правильный выбор товара из множества предложений в интернете. С...
Все новости