Файл: Толмачев, В. Н. Электронные спектры поглощения органических соединений и их измерение.pdf

Широко используются газосветные спектральные лампы дугового разряда с парами металлов: ртутные, натриевые, кад­ миевые и др., дающие линейчатые спектры. Типичная марки­ ровка: ДРС-50 (дуговая, ртутная, спектральная, мощность 50 Вт). Такие лампы используются для калибровки приборов или в качестве монохроматических источников излучения в УФ-

ивидимой областях спектра [68].

ВУФ-области широко применяется дуговая водородная лам­ па типа ДВС-25, ДВС-50 (или ВСФУ-3), заполненная молеку­

лярным водородом и дающая непрерывное излучение в области

170—480 нм [68].

Мощное излучение дают газоразрядные лампы с интенсив­ ным дуговым разрядом. Наиболее широко используются ртут­ ные лампы [68]. Так, применяются ртутные лампы высокого давления (прямые, ртутные, кварцевые, типа ГТРК-2 и ПРК-4). Они дают размытые линейчатые спектры излучения, интенсив­ ные в видимой и особенно в УФ-областях спектра. Широко используются также ртутные лампы сверхвысокого давления (типа СВД) с дуговым разрядом. Обычно изготавливают квар­ цевые лампы шаровой формы (дуговые, ртутные, шаровые, типа ДРШ с указанием мощности). Они обладают интенсивным из­ лучением в видимой и УФ-областях спектра, спектр линейчато­

сплошной.

Наряду с ртутными лампами СВД, широкое применение находят газоразрядные ксеноновые лампы СВД, например, типа ДКсШ-200 (дуговая, ксеноновая, шаровая, мощность 200 Вт) [68]. Эти лампы дают непрерывное излучение в УФ-, видимой и ИК-областях спектра. Цветовая температура —6000° С.

близкая к солнечной, в связи с чем ксеноновые лампы (большой мощности) называют «искусственным солнцем».

На рис. 41,6, в показаны спектральные характеристики не­ которых ламп газового разряда: 4 — ртутной, 5 — водородной, 6 — ртутной ДРШ, 7 — ксеноновой [69].

Важной задачей в спектрофотометрии является стабилиза­ ция источников излучения во времени (в период измерения интенсивностей Jo и /). Для этого используются различные ме­ тоды электрической или оптической стабилизации. При преци­

рафе, дают дискретное, или непрерывное, излучение в опреде­ ленной области длин волн.

Если спектр излучения какого-либо источника характери­ зуется набором монохроматических излучений с длинами волн Ль Кг, ..., Кп, то задача монохроматизации сводится к выделению из этой совокупности излучений одного, с длиной волны Л{. Это легко сделать, если длины волн отдельных лучей существенно отличаются друг от друга. В этом смысле идеальным монохро­ матическим излучателем является лазер [69].

Если источник света дает непрерывное излучение, например накаленное твердое тело (рис. 40), то задача монохроматизации заключается в выделении из непрерывного спектра узкой поло­ сы излучений в интервале АЛ. Чем.уже спектральный интервал, тем лучше монохроматизации, но при этом сильно снижается интенсивность выделяемого луча. Указанным способом невоз­ можно выделить абсолютно монохроматический луч света, кото­ рый имел бы конечную интенсивность [2].

На практике в зависимости от решаемой задачи выбирают оптимальное значение АЛ. Современные приборы, снабженные чувствительными приемниками излучения, позволяют работать с узкими интервалами АЛ. Опыт показывает, что во многих слу­ чаях спектральный интервал АЛ = 1—2 нм может быть доста­ точным для исследования широких полос поглощения, которые характерны для большинства органических соединений.

Для монохроматизации лучистого потока применяются раз­ личные способы [2].

Для выделения широких спектральных интервалов исполь­ зуются абсорбционные светофильтры, изготовленные из твердых, жидких или газообразных веществ. Основной характеристикой светофильтра является его кривая пропускания т(Л). Она опреде-

130

ляет длину волны Хтах, коэффициент пропускания t max в максимуме кривой и спектральный интервал ДX (полуширину кривой про­ пускания). На основании кривой пропускания можно рассчитать

интегральный коэффициент пропускания Т [69]:

В этом выражении произведение гх • тх представляет собой долю прошедшей через светофильтр энергии при данной длине волны, а числитель определяет полный поток энергии, падающий на светофильтр. Из выражения (125)- следует, что интегральный коэффициент пропускания Т равен отношению пропущенного

Рис. 42.

светофильтром потока излучения к падающему потоку R. Для абсолютно черного тела величина R определяется из формулы (122). Для реальных тел учитывается формула (124).

В ультрафиолетовой области используются светофильтры типа УФС, поглощающие видимые лучи. В видимой области применяются различные стеклянные светофильтры, например, фиолетовые ФС, синие СС, зеленые ЗС, желтые ЖС, оранже­

Предложены различные комбинированные абсорбционные све­ тофильтры (твердые и жидкостные, твердые и газовые и т. д.) [68, 71].

Наряду с абсорбционными светофильтрами применяются ин­ терференционные светофильтры, в которых используется явле­ ние интерференции света в пластинках и тонких пленках. Такие светофильтры дают возможность получить значительно более узкие спектральные интервалы с достаточно высокой пропускаемостью, причем они могут быть изготовлены для любой эффек­

131

пройдя призму, отклоняется на угол q> и разлагается на состав­ ные излучения, образующие в плоскости а — б спектр источни­ ка излучения. Это связано с явлением дисперсии света, в основе которого лежит зависимость коэффициента преломления веще­ ства призмы от длины волны (дисперсия вещества dn/dX).

Важной характеристикой призмы является угол d<p, обозна­ чающий угловое расхождение крайних лучей с длинами волн Х\ и Х%. Производная dy/dX называется угловой дисперсией приз­ мы. Она тем больше, чем больше угол ф и больше дисперсия вещества призмы dn/dX. Естественно, что большая монохроматизация света может быть достигнута с призмами, имеющими

большую угловую дисперсию.

Другой характеристикой призмы является линейная диспер­ сия dl/dX или обратная ей величина dX/dl, которая характери­ зует величину спектрального интервала, приходящегося на еди­ ницу длины спектра (А/мм).

Чем больше линейная дисперсия dl/dX, тем выше разрешение спектра. Для увеличения линейной дисперсии применяют раз­ личные методы, например, подбирают материал призмы с вы­ сокой дисперсией dn/dX, пропускают луч через несколько призм, увеличивают расстояние между призмой и плоскостью спектра.

Дисперсионная призма является основной частью монохро­ матора [71]. Обычно изображение источника света S проекти­ руется конденсорной линзой Ki на входную щель монохромато­ ра Ш,1, которая установлена в фокусе коллиматорной линзы Кг, стоящей перед призмой. В связи с этим исходный луч смешан­ ного света падает параллельным пучком на призму, пройдя которую разлагается в спектр. За призмой установлен объек­ тив О, образующий четкое изображение спектра в плоскости

лый флинт ТФ-1, ТФ-2 и др.). В УФ-области используются квар­

132