7: Компоненти оптичних приладів
- Page ID
- 26912
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Раннім прикладом колориметричного аналізу є метод Несслера на аміак, який був введений в 1856 році. Несслер встановив, що при додаванні лужного розчину HGi 2 і KI до розведеного розчину аміаку утворюється жовто-червонувато-коричневий колоїд, в якому колір колоїду залежав від концентрації аміаку. Візуально зіставивши колір зразка з квітами серії стандартів, Несслер зміг визначити концентрацію аміаку. Колориметрія, при якій зразок поглинає видиме світло, є одним із прикладів спектроскопічного методу аналізу. Наприкінці дев'ятнадцятого століття спектроскопія була обмежена поглинанням, випромінюванням та розсіюванням видимого, ультрафіолетового та інфрачервоного електромагнітного випромінювання. З тих пір спектроскопія розширилася, включивши інші форми електромагнітного випромінювання, такі як рентгенівські промені, мікрохвильові хвилі та радіохвилі та інші енергетичні частинки, такі як електрони та іони.
- 7.1: Генеральний дизайн оптичних приладів
- Спектроскопічні методи в наступних розділах використовують прилади, які поділяють кілька загальних основних компонентів: джерело енергії, засіб для утримання цікавить нас зразка, пристрій, який може ізолювати вузький діапазон довжин хвиль, детектор для вимірювання сигналу та процесор сигналу, який виводить сигнал у зручній для аналітика формі.
- 7.2: Джерела випромінювання
- Всі форми спектроскопії вимагають джерела енергії, щоб помістити аналіт в збуджений стан. При спектроскопії поглинання і розсіювання ця енергія подається фотонами. Емісійна та фотолюмінесцентна спектроскопія використовує теплову, променеву (фотонну) або хімічну енергію для сприяння аналіту до відповідного збудженого стану. У цьому розділі ми розглянемо джерела променистої енергії.
- 7.3: Селектори довжини хвилі
- У оптичній спектроскопії ми вимірюємо поглинання або коефіцієнт пропускання в залежності від довжини хвилі. На жаль, ми не можемо ізолювати одну довжину хвилі випромінювання від джерела континууму, хоча ми можемо звузити діапазон довжин хвиль, які досягають зразка. Селектор довжини хвилі проходить вузьку смугу випромінювання, що характеризується номінальною довжиною хвилі, ефективною смугою пропускання та максимальною пропускною здатністю випромінювання. У цьому розділі розглянуто кілька типів селекторів довжин хвиль.
- 7.4: Контейнер для зразків
- Відсік для зразків забезпечує світлонепроникне середовище, яке обмежує бродяче випромінювання. Зразки, як правило, знаходяться в рідкому або розчинному стані і розміщуються в комірках, побудованих з прозорих матеріалів UV/Vis, таких як кварц, скло та пластик.
- 7.5: Випромінювальні перетворювачі
- Перетворювач - це загальний термін, який відноситься до будь-якого пристрою, який перетворює хімічну або фізичну властивість в легко вимірюваний електричний сигнал. Наприклад, сітківка ока - це перетворювач, який перетворює фотони в електричний нервовий імпульс; ваша барабанна перетинка - це перетворювач, який перетворює звукові хвилі в інший електричний нервовий імпульс. Фотонний перетворювач приймає фотон і перетворює його в електричний сигнал, такий як струм, зміна опору або напруга.
- 7.6: Волоконна оптика
- Якщо нам потрібно контролювати концентрацію аналіта з плином часу, можливо, неможливо видалити зразки для аналізу. Це часто трапляється, наприклад, при контролі промислової виробничої лінії або лінії відходів, під час моніторингу крові пацієнта або під час моніторингу екологічної системи, такої як потік. За допомогою волоконно-оптичного зонда ми можемо аналізувати зразки in situ.
- 7.7: Оптична спектроскопія перетворення Фур'є
- До цих пір оптичні лавки, описані в цьому розділі, або використовують один детектор і монохроматор для передачі однієї довжини хвилі світла на детектор, або використовують багатоканальний масив детекторів та дифракційну решітку для розсіювання світла через детектори, обидва з яких мають обмеження. Ми можемо подолати ці обмеження за допомогою інтерферометра.
Мініатюра: Дифракційна решітка монохроматор.