6.2. Основні вузли приладів абсорбційної спектроскопії

При всьому різноманітті схем і конструктивних особливостей приладів абсорбційної спектроскопії в кожному з них є кілька основних вузлів, функції яких приблизно однакові в різних приладах. Такими вузлами є: джерело світла; монохроматизатор світла; кювета з досліджуваною речовиною; рецептор (приймач світла). До них варто додати оптичну систему для створення рівнобіжного пучка світла, зміни його напрямку і т.д., а також систему для урівнювання інтенсивностей світлових потоків (діафрагми, оптичні клини і т.д.).

Основними джерелами освітлення в абсорбційній спектроскопії є звичайні лампи розжарювання, газонаповнені лампи (воднева, ртутна), штифт Нернста і глобар. У найпростіших приладах як джерело освітлення використовується денне світло.

В лампі розжарювання вольфрамова спіраль дає світло в широкому спектральному інтервалі. Однак скло пропускає світло лише в інтервалі довжин хвиль 350—1000 нм, тобто у видимій частині спектра і найближчих ультрафіолетовій і інфрачервоній областях. У водневій лампі відбувається світіння водню при розряді. Умови збудження підбирають так, що виникає практично суцільне випромінювання в області 200— 400 нм. У ртутній лампі розряд відбувається в парах ртуті. Збуджені атоми ртуті випускають лінійчатий спектр, у якому переважає випромінювання з довжиною хвилі 254, 302, 334 нм та ін.

Штифт Нернста є стовпчиком, спресованим з оксидів рідкоземельних елементів. При розжарюванні шляхом пропущення електричного струму він дає ІЧ-випромінювання в області 1,6—2,0 чи

5,6—6,0 мкм.

Глобар-штифт із карборунду 81С дає ІЧ- випромінювання в інтервалі 2—16 мкм також при пропусканні електричного струму.

Монохроматизатор служить для виділення зі складного спектра вузьких спектральних ділянок. При конструюванні таких пристроїв використовуються різні оптичні явища: поглинання світла, інтерференція, дисперсія і т.д. Найбільше поширення в практиці абсорбційної спектроскопії мають прилади, в яких у якості монохроматизаторів застосовуються світлофільтри і призми. Відомо кілька типів світлофільтрів. У залежності від виду оптичного явища, використовуваного для монохроматизації світла, конструюють абсорбційні, інтерференційні чи інтерференційно-поляризаційні світлофільтри. Дія абсорбційних світлофільтрів засноване на тім, що при проходженні світла через тонкий шар внаслідок поглинання відбувається зміна величини і спектрального складу світлового потоку. Абсорбційні світлофільтри мають невелику прозорість (Т=0,1) і досить широку смугу пропущення (=30 нм і більш). За своїми характеристиками інтерференційні світлофільтри перевершують абсорбційні. Світлофільтр складається з двох найтонших напівпрозорих шарів срібла, між якими знаходиться шар діелектрика. У результаті інтерференції світла в пучку, який проходить через розчин, залишаються промені з довжиною хвилі, рівній подвоєній товщині діелектричного шару. Прозорість інтерференційних світлофільтрів складає Т= 0,3—0,8. Ефективна ширина пропускання звичайно не перевищує 5—10 нм. Для ще більшого звуження смуг пропускання іноді користаються системою двох послідовних інтерференційних світлофільтрів.

Найбільш універсальними монохроматизаторами є призми, виготовлені з кварцу, скла і деяких інших матеріалів. Для інфрачервоної спектроскопії

Використовуються призми з lif і інших галогенідів лужних і лужноземельних металів і галогенідів срібла. Ці ж матеріали застосовуються для виготовлення кювет. За допомогою призм одержують світло високої монохроматичності в широкій області довжин хвиль.

Як рецептори в абсорбційній спектроскопії використовуються головним чином фотоелементи і в найпростіших випадках - очі спостерігача. Для вимірювання інфрачервоного випромінювання застосовують фотоелементи , термоелементи і болометри. У термоелементах використовується термо-е.р.с., що виникає при зміні температури спаю між металами або сплавами. Наприклад, широко використовуються в цих цілях термопари мідь-константан, срібло — вісмут і ін. Принцип дії болометра заснований на зміні електроопору матеріалу при нагріванні. Термочутливий елемент, що представляє собою зачернену платинову, сурм'яну чи іншу тонку металеву пластинку, вмикають у мостову схему. Інфрачервоне випромінювання викликає нагрівання термочутливого елементу і розбаланс моста, пропорційний інтенсивності падаючого випромінювання.

Промисловістю випускаються різні прилади абсорбційної спектроскопії — колориметри, фотометри, фотоелектроколориметри, спектрофотометри і т.д., у яких використовуються різні комбінації освітлювачів, монохроматизаторів і рецепторів.