Монохроматизация излучения
В
идеальном случае для получения чистого
аналитического сигнала от одного-единственного
перехода нужно облучить вещество
монохроматическим потоком (в абсорбционных
методах) или задержать излучение всех
испускаемых частот, кроме желаемого (в
эмиссионных методах). На практике
световые потоки полихроматичны. Выделить
абсолютно монохроматическое излучение
невозможно. Получают поток излучения
более или менее узкого интервала длин
волн, что достигается бездисперсионными
(с помощью светофильтров) или дисперсионными
(с помощью монохроматоров)
способами.Светофильтры
представляют собой твердые (стеклянные,
желатиновые, целлофановые и т.п.) или
жидкие среды, обладающие избирательным
пропусканием излучения с достаточно
узким интервалом длин волн. Светофильтры
бывают абсорбционными и интерференционными.
Абсорбционный светофильтр это цветное
стекло, пропускающее излучение
ограниченного (20-40нм) интервала длин
волн и поглощающее излучение всех
остальных. Каждый светофильтр
характеризуется определенной кривой
пропускания (рис.1.8). Длину волны, при
которой пропускание максимально,
называют эффективной длиной волны и
указывают в паспорте светофильтра.
Другая характеристика светофильтра –
полуширина пропускания, т.е. интервал
длин волн при пропускании, равном
половине максимального. Вместо
Рис.1.8.Кривая пропускания светофильтра
о
крашенных
стекол можно использовать две
стеклянныепластины, между которыми
наливают раствор окрашенного соединения.
Более узкую полосу пропускания (до
нескольких нанометров) получают с
помощью интерференционного
светофильтра,
устроенного следующим образом. Между
двумя полупрозрачными серебряными
Рис.1.9. Принцип действия интерференционного светофильтра.
пленками, укрепленными на стеклянных пластинках, помещают слой прозрачного материала, например магния со строго определенной толщиной (рис.1.9). Одна часть попадающего на поверхность пластинки потока света отражается, а другая проходит через слой фторида магния и попадает на вторую серебряную пленку. Здесь снова одна часть потока отражается, а другая выходит наружу. Этот процесс повторяется многократно. Если на расстоянии между обеими пленками умещается точно несколько полудлин волны (2), то лучи, совпадающие по фазе, будут усиливаться, а несовпадающие – гаситься. В результате из светофильтра будут выходить лучи с длинами волн, кратными 2, т.е. k=2, где k=1,2,3…(число k называется порядком). Излучение второго и более высоких порядков поглощается стеклом. Следовательно, из светофильтра будет выходить только излучение первого порядка. Монохроматор состоит из диспергирующего элемента, входной и выходной щелей и некоторых оптических элементов. Диспергирующими элементами служат призмы и дифракционные решетки. Разложение света призмой основано на его преломлении на границе раздела двух материалов, например воздуха и кварца или воздуха и стекла. Излучение от источника фокусируется на входную щель, сводится в параллельный поток коллимирующей линзой и поступает на призму. Лучи светового потока, попадая на грань призмы, отклоняются от прямолинейного пути под углом, зависящим от длины волны (рис.1.10). При выходе из призмы лучи снова преломляются и выходят из призмы под разными углами. Это явление называют разложением (дисперсией). Разложенное излучение фокусируют и направляют на выходную щель. Выходящее излучение имеет форму выходной щели, например узкой полоски. Чтобы получить излучение нужного интервала длин волн, призму поворачивают вокруг оси с помощью специального механического устройства. При этом чем уже щель, тем меньше интервал длин волн, выходящих из неё. Обычно используют правильные призмы с углом в основания 600.