Mavzu: Gazlardagi infraqizil spektrlar va ularning xossalari Mundarija Kirish

2. Infraqizil spektrometrlarini loyihalash tamoyillari
Ko'p turli xil zamonaviy IR spektrometrlari bilan, qurilmaning umumiy tamoyillariga ko'ra, ularni ikkita asosiy guruhga bo'lish mumkin. Birinchisi, bitta kanalli qabul qilgich yordamida ketma-ket skanerlash va spektrni ro'yxatga olish qurilmalarini o'z ichiga oladi, ikkinchisiga esa butun o'rganilgan spektral diapazonning nurlanishi darhol qabul qiluvchiga tushadigan spektrometrlarni o'z ichiga oladi, lekin signallar o'zgartiriladi va dekodlanadi, shunda ma'lumot olinadi. har bir alohida bo'lim va to'liq spektr barcha diapazonda qayd etiladi. Yoritish sxemasiga ko'ra IQ spektrometrlari bir nurli va ikki nurli. Bir nurli sxema bilan o'rganilayotgan ob'ektning yutilish spektri fon yutilishi bilan birga to'lqin uzunligi bilan kamayib boruvchi manbaning nurlanish intensivligining egri chizig'ida qayd etiladi. Spektrni olish uchun (uzatilish foizida), shuningdek, manbaning emissiya intensivligi egri chizig'ini (fon spektrini) ro'yxatdan o'tkazish kerak. Bu spektrlardagi har bir l uchun intensivlikni mos ravishda I sifatida qabul qilishl va I 0 l uzatish qiymatini toping
T l = (I l /I 0 l )×100% va l (yoki w) ga qarab spektral egri chiziq nuqtalarida yoki yutilish uchun (1-T) × 100 ga qarab turadi.
% yoki optik zichlik shkalasida A= lg (1/ T). Endi ikki nurli sxema ko'proq qo'llaniladi, bu sizga fonni tenglashtirishga imkon beradi, ya'ni. to'liq uzatish liniyasi, va atmosfera H 2 O va CO 2 bug'larining yutilishi , shuningdek, kyuvetaning derazalari tomonidan nurlarning zaiflashishi va kerak bo'lganda, erituvchilarning so'rilishini qoplash. Spektrni ro'yxatga olish quyidagi tarzda amalga oshiriladi. 1-manbadan IR nurlanishi ikki nurga bo'linadi. Ishchi nur namunadan, etalon nur esa kompensatordan (erituvchi bilan kyuvetta, oyna va boshqalar) o'tadi. Chopper 5 yordamida nurlar navbatma-navbat monoxromatorning kirish tirqishiga 6 va u orqali dispers elementi 7 ga yo'naltiriladi. U sekin aylantirilganda (yoki prizma orqasidagi Littrov oynasi) supurish orqali amalga oshiriladi. vosita 14, monoxromatorning 8 chiqish yorig'i orqali qabul qiluvchiga 9, nurlar to'lqin uzunligida torayadi. Agar ishchi nurda va taqqoslash nurida berilgan to'lqin uzunligining nurlanishi turli xil intensivlikka ega bo'lsa, masalan, namunaning yutilishi bilan ishchi nurda zaiflashsa, u holda qabul qiluvchida o'zgaruvchan elektr signali paydo bo'ladi. Kuchaytirish va konvertatsiya qilishdan so'ng, bu signal radiatsiya oqimlari tenglashtirilgunga qadar fotometrik takozni 12 (diafragma) boshqaradigan egzoz motoriga 11 beriladi.
Fotometrik xanjarning harakati magnitafon 13 ruchkasining ordinata bo‘ylab harakatlanishi bilan, dispers elementning aylanishi esa qog‘oz tasmasini chizish yoki ruchka ushlagichining abtsissa bo‘ylab harakatlanishi bilan bog‘liq. Shunday qilib, skanerlash paytida kalibrlashga qarab, uzatish (yutilish) ning foiz sifatida yoki namunaning optik zichligi to'lqin raqamiga (yoki to'lqin uzunligiga) bog'liqligining spektral egri chizig'ini yozish mumkin. va dispers elementining aylanishi - qog'ozli lenta yoki qalam ushlagichining abscissa bo'ylab harakati bilan. Shunday qilib, skanerlash paytida kalibrlashga qarab, uzatish (yutilish) ning foiz sifatida yoki namunaning optik zichligi to'lqin raqamiga (yoki to'lqin uzunligiga) bog'liqligining spektral egri chizig'ini yozish mumkin. va dispers elementining aylanishi - qog'ozli lenta yoki qalam ushlagichining abscissa bo'ylab harakati bilan. Shunday qilib, skanerlash paytida kalibrlashga qarab, uzatish (yutilish) ning foiz sifatida yoki namunaning optik zichligi to'lqin raqamiga (yoki to'lqin uzunligiga) bog'liqligining spektral egri chizig'ini yozish mumkin. Skanerlovchi spektrometrlarning asosiy qismi monoxromatordir. Undagi dispers qurilma sifatida mos dispersiya yoki diffraktsiya panjaralari bo'lgan IQ hududida shaffof materiallardan tayyorlangan prizmalar xizmat qilishi mumkin. Materiallarning dispersiyasi ularning shaffofligining uzun to'lqin uzunligi chegarasida eng katta bo'lganligi va to'lqin uzunligining kamayishi bilan tez kamayib borayotganligi sababli, o'rta IQ mintaqasida odatda LiF, NaCI, KBr monokristallaridan tayyorlangan almashtiriladigan prizmalar qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda prizmalar tobora ko'proq diffraktsiya panjaralari bilan almashtirilmoqda. Biroq, nurlanish energiyasini prizmadan ko'ra yaxshiroq o'tkazadigan panjaralar, yuqori darajadagi spektrlarning superpozitsiyasi beradigan kamchiliklarga ega.
Turli spektral hududlar uchun bir nechta almashtiriladigan panjaralarning spektrometrida mavjudligi bilan bartaraf etilmaydi va ayniqsa, radiatsiya intensivligi juda past bo'lgan uzoq to'lqinli mintaqada yaxshi spektral filtrlarni talab qiladi. Uzluksiz IQ nurlanish manbalari sifatida odatda silikat novda ishlatiladi - "globar" (kremniy karbididan yasalgan pin) yoki Nernst pin (noyob yer elementlari oksidlaridan qilingan). Manbalarning zaifligi tufayli foydali radiatsiya filtrlash muammosi paydo bo'ladi. Filtrlarning to'rtta asosiy turi qo'llaniladi: yutuvchi (kristalli kvarts, gidroksidi metall galoid kristallari, ba'zi yarim o'tkazgichlar plitalari), aks ettiruvchi (ionli kristallar - qoldiq nurlarning filtrlari), sochuvchi (metall panjaralar, qo'pol sirtli alyuminiy plitalar), interferentsiya (turli xil sinishi ko'rsatkichlari bo'lgan shaffof materiallarning tekis-parallel qatlamlari). O'rta IR mintaqasi uchun spektrometrlarda radiatsiya qabul qiluvchi sifatida qarshilik termometrlari printsipi asosida qurilgan sezgir termojuftlar ("termopillar") yoki bolometrlardan foydalaniladi.
Buyurtmaning o'ndan to'liq mm 2 gacha bo'lgan termal qabul qiluvchilarning joylari yuqori samaradorlik uchun qora rang bilan qoplangan va qabul qilgich IQ nurlanishiga shaffof oynasi bo'lgan evakuatsiya qilingan qutiga joylashtirilgan. Issiqlik manbalari shuningdek, radiatsiya ta'sirida gazning termal kengayishi sodir bo'ladigan pnevmatik yoki opto-akustik qabul qiluvchini ham o'z ichiga oladi. Gaz egiluvchan devorga ega qoraygan kameraga joylashtiriladi, u oynaga o'xshash tashqi qoplamaga ega. Ko'zgu tomonidan aks ettirilgan yorug'lik nurining harakati fotoelement tomonidan qayd etiladi. Ushbu qabul qiluvchi odatda uzoq to'lqinli IR mintaqasi uchun ishlab chiqariladi, bu erda boshqa qabul qiluvchilar guruhi ham ishlatiladi: kvant yoki fotonik, masalan: foto o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan bunday qabul qiluvchilar. Furye spektroskopiyasi bir qator afzalliklarga ega. An'anaviy spektrometrlarga nisbatan ikkita asosiy afzallik quyidagilardan iborat. Bu erda interferometrda butun skanerlash vaqti davomida bir vaqtning o'zida butun o'rganilayotgan spektral diapazon haqida ma'lumot olinadi, an'anaviy spektrometrda esa turli vaqtlarda faqat o'rganilayotgan diapazonning tor spektral diapazonlari haqida ma'lumot olinadi. Bundan tashqari, nurlanish energiyasi oqimini kamaytirmasdan, interferometrning ajratish quvvatini oshirishga imkon beradi. Furye-spektrometrning o'lchamlari nurlarning maksimal yo'l farqiga mutanosibdir va spektrning ruxsatini ikki barobarga oshirish uchun, masalan, oyna harakati uzunligini ikki barobarga oshirish kerak, ya'ni. va ro'yxatga olish vaqti, manbalarda ham, qabul qiluvchida ham katta burchaklardan foydalanish imkoniyati. Diffraktsiya spektrometrlari uchun ruxsat yoriqlar kengligiga teskari proportsionaldir va qabul qiluvchiga tushadigan energiya ikkita bir xil tirqish maydonining kvadratiga proportsionaldir. Agar yoriqlar kengligi ikki baravar kamaytirilsa (ravshanlikni oshirish uchun), u holda signal to'rt marta kamayadi va signal-shovqin nisbatini saqlab qolish uchun ro'yxatga olish vaqtini 16 marta oshirish kerak.[6]
Fourier spektroskopiyasining afzalliklari: juda yuqori sezuvchanlik va intensivlik o'lchovlarining aniqligi, ayniqsa, bir nechta skanerlash va signal to'planishi bilan; to'lqin raqamlarining juda yuqori aniqligi va yuqori aniqligi; tezlik, ya'ni. keng spektrli hududni tezda o'rganish qobiliyati (bir necha yuz sm -1 oraliqda skanerlash vaqti 1 s dan kam) va boshqalar.