Šta je spektrofotometar. Spektrometar - šta je to i za šta se koristi? Kako radi spektrofotometar?

Spektrofotometrija je eksperimentalna metoda koja mjeri koncentraciju otopljenih tvari količinom svjetlosti koju apsorbira otopina. Visoka efikasnost ove metode je zbog činjenice da različita jedinjenja različito apsorbuju svetlost na različitim talasnim dužinama. Po količini svjetlosti koja prolazi kroz otopinu, možete saznati koji su spojevi prisutni u otopini i odrediti njihovu koncentraciju. U laboratorijama se za to koristi poseban uređaj - spektrofotometar.

Steps

Dio 1

Priprema uzorka

    Uključite spektrofotometar. Većina spektrofotometara zahtijeva prethodno zagrijavanje kako bi se dobili precizniji rezultati. Uključite uređaj i pričekajte najmanje 15 minuta prije mjerenja.

    • Koristite vrijeme zagrijavanja instrumenta za pripremu uzoraka.

  1. Operite kivete i epruvete. Kada radite laboratorijski rad u školi, možda ćete dobiti jednokratne epruvete koje nije potrebno čistiti. Ako koristite kivete ili epruvete za višekratnu upotrebu, moraju se dobro oprati prije upotrebe. Sve posuđe temeljito operite dejoniziranom vodom.

    Ulijte potrebnu količinu test tečnosti u kivetu. Neke kivete imaju maksimalnu zapreminu od 1 mililitar (mL), dok epruvete mogu primiti 5 mL. Da bi se dobili precizni rezultati, potrebno je da laserski snop prolazi kroz tečnost i da ne dodiruje prazan deo posude.

    Pripremite kontrolni rastvor. Kontrolna ili slijepa otopina je čisto otapalo, bez ikakvih nečistoća prisutnih u drugim uzorcima. Na primjer, ako ste otopili sol u vodi, trebali biste koristiti običnu vodu kao slijepu otopinu. Ako ste istovremeno obojili vodu crvenom bojom, morate uzeti i crvenu vodu kao praznu otopinu. Slepi rastvor treba da ima istu zapreminu kao i test rastvori i treba da se izlije u istu posudu.

    Obrišite vanjsku površinu kivete. Prije stavljanja kivete u spektrofotometar, morate osigurati da je čista, inače prljavština i čestice prašine mogu iskriviti rezultate. Obrišite vanjski dio kivete krpom koja ne ostavlja dlačice kako biste uklonili sve kapljice vode ili čestice prašine.

    Dio 2

    Provođenje eksperimenta

    1. Odaberite i postavite valnu dužinu svjetlosti za analizu uzoraka. Za veću preciznost koristite svjetlo jedne valne dužine (monokromatsko svjetlo). Neophodno je odabrati talasnu dužinu tako da svetlost apsorbuje jedno od jedinjenja koje bi trebalo da bude deo rastvora koji se proučava. Podesite odabranu talasnu dužinu na spektrofotometru u skladu sa uputstvom za upotrebu uređaja.

      Kalibrirajte uređaj koristeći praznu otopinu. Stavite kivetu sa slijepim rastvorom u držač spektrofotometra i zatvorite poklopac instrumenta. Analogni spektrofotometri su opremljeni skalom sa strelicom, čiji je ugao otklona određen intenzitetom propuštene svjetlosti. Ako je rješenje prazno, strelica će skrenuti udesno. Zapišite očitanja s uređaja u slučaju da vam zatrebaju kasnije. Zatim pomerite iglu u nulti položaj pomoću dugmeta za podešavanje (prazni rastvor treba da ostane u uređaju).

      • Digitalni spektrofotometri imaju displej umjesto vage i mogu se kalibrirati na isti način. Postavite prazninu na nulu pomoću dugmadi za podešavanje.
      • Kalibracija će se nastaviti nakon što uklonite slijepu otopinu. Kada radite s drugim uzorcima, svjetlost koju apsorbira čisti rastvarač automatski će se oduzeti od očitavanja instrumenta.

    2. Uklonite praznu kivetu i provjerite kalibraciju. U nedostatku slijepog rastvora, igla bi trebala ostati na nuli (ili prikaz treba ostati na nuli). Vratite praznu otopinu u instrument i provjerite da li spektrofotometar još uvijek očitava nulu. Kada je ispravno kalibriran, uređaj bi trebao pokazati nulu i sa i bez slijepog rješenja.

      • Ako su očitanja uređaja različita od nule, ponovite kalibraciju sa slijepim rastvorom.
      • Ako imate dodatnih problema, zatražite pomoć ili se obratite svom serviseru.

    3. Izmjerite optičku gustoću eksperimentalnog uzorka. Uklonite slijepu otopinu iz instrumenta i stavite uzorak za ispitivanje u njega. Sačekajte otprilike 10 minuta dok se igla ne smiri ili dok se brojevi na displeju ne prestanu mijenjati. Zatim zabilježite vrijednost propustljivosti i/ili apsorpcije.

      • Što više svjetlosti prolazi kroz uzorak, to manje svjetlosti apsorbira. Obično se vrijednosti apsorpcije bilježe kao decimale, kao što je 0,43.
      • Ponovite mjerenja za svaki uzorak najmanje tri puta i pronađite prosječne vrijednosti. Na ovaj način ćete dobiti preciznije rezultate.

    4. Ponovite eksperiment za druge talasne dužine. Uzorak može sadržavati nekoliko nepoznatih nečistoća koje apsorbiraju svjetlost na različitim talasnim dužinama. Da biste eliminisali nesigurnost, ponovite merenja u koracima od 25 nm za ceo spektar. Ovo će vam omogućiti da identifikujete druga jedinjenja koja su deo rastvora koji se proučava.

U ovom članku ćemo govoriti o principima rada spektrofotometara; o tome gdje se koriste i kako odabrati spektrofotometar ako vam je potreban.

Princip rada spektrofotometara

Metode spektrometrije baziraju se na mjerenju stepena apsorpcije (refleksije) monokromatskog svjetlosnog toka - u ovom slučaju se minimizira utjecaj stranih faktora, a povećava osjetljivost i tačnost instrumenata.

Postoje dva glavna dizajna spektrofotometara: jednosmjerni i dvosmjerni. U spektrofotometru sa dva zraka jedan snop pada na uzorak koji se proučava, a drugi na standard. U uređaju s jednim snopom mjerenja se provode pomoću korekcijskih faktora. Dvosmjerni spektrofotometri su precizniji, omogućavaju visok stepen ponovljivosti rezultata i manje su osjetljivi na promjene parametara okoline.

Primjena spektrofotometara

Spektrofotometri se uglavnom koriste za:
- određivanje koncentracije supstanci u medicini, biološkim istraživanjima, analitičkoj hemiji, farmaciji;
- mjerenja u otopinama optičke gustine i brzine njene promjene;
- prepoznavanje supstanci, za utvrđivanje čistoće supstanci (prisustvo nečistoća);
- proučavanje hemijske strukture i sastava supstanci, hemijskih reagensa, raznih uzoraka;
- ocjenjivanje boja u štampi, industriji (boje i lakovi, tekstil, hemijska, prehrambena, kozmetička i dr.);
- spektralna analiza u naučnim istraživanjima, astronomiji, fizici, biologiji.

Kako odabrati spektrofotometar

Prilikom odabira spektrofotometra potrebno je unaprijed odrediti osnovne parametre potrebne za rješavanje problema. Svi uređaji se mogu podijeliti u dvije velike grupe:
- prenosivi;
- stacionarno.

Prijenosne su male težine i kompaktne veličine, mogu se ponijeti sa sobom u pokretu i pogodne su za operativna mjerenja u proizvodnji. Stacionarni uređaji su dizajnirani za ugradnju u laboratorije, omogućavaju preciznija i složenija mjerenja. Takvi spektrofotometri mogu imati interfejs za povezivanje sa računarom radi arhiviranja, štampanja i obrade podataka.

Među tehničkim parametrima bitnim za hemijsku analizu* treba uzeti u obzir sljedeće:
- spektralni opseg;
- tačnost odabira talasne dužine;
- karakteristike ponovljivosti rezultata (vrijednost koja ukazuje na bliskost serije rezultata proučavanja istog uzorka istom metodom, od strane jednog laboratorijskog asistenta, na jednom instrumentu, u jednoj laboratoriji);
- funkcionalnost uređaja, mogućnost obavljanja određenih mjerenja, dobivanja rezultata u prikladnom obliku;
- trošak (zavisi od funkcionalnosti i ponovljivosti rezultata);
- dimenzije i težina, ako je riječ o mobilnom uređaju;
- dimenzije odjeljka za uzorak, ako govorimo o stacionarnom uređaju; trebao bi biti prikladan za vaše uzorke.

Osim toga, možete uzeti u obzir prisutnost u standardnoj konfiguraciji razni pribor, kao što su kivete i Petrijeve zdjelice.

Napominjemo da u trgovini Prime Chemicals Group možete kupiti spektrofotometar KFK-3-01-ZOMZ - funkcionalnu opremu po pristupačnoj cijeni. U prodaji su i Petrijeve zdjelice, ostalo laboratorijsko stakleno posuđe i oprema. Dostava dostupna.
s______________
* Za kolorimetrijska mjerenja, bitni su drugi parametri spektrofotometra.

Spektrofotometar SF-46 je dizajniran za obavljanje spektrofotometrijskih mjerenja u rasponu od 190 – 1100 nm. Uz njegovu pomoć možete mjeriti spektralne ovisnosti propusnosti, optičku gustoću čvrstih i tekućih uzoraka, brzinu promjene optičke gustoće i odrediti koncentraciju otopine u slučaju linearne ovisnosti optičke gustoće o koncentraciji.

Blok dijagram spektrofotometra je prikazan na sl. 1.

Rice. 1 Blok dijagram spektrofotometra SF-46

1 – osvetljivač; 2 – monohromator; 3 – kiveta

odjel; 4 jedinica za prijem i pojačanje;

5 – mikroprocesorski sistem

1 Optički dizajn

Zračenje iz izvora 1 (slika 2) ili 1' pada na zrcalni kondenzator 2, koji ga usmjerava na ravno rotirajuće zrcalo 3 i daje sliku izvora zračenja u ravni sočiva 4, koji se nalazi u blizini ulaznog proreza 5. monohromatora.

Monohromator je napravljen korišćenjem vertikalne autokolimacione šeme.

Zračenje koje prolazi kroz ulazni prorez pada na konkavnu difrakcionu rešetku 6 sa promjenjivim korakom i zakrivljenom linijom. Difrakciona rešetka, pored svojih disperzivnih svojstava, ima svojstvo fokusiranja spektra. Upotreba promjenjivog koraka i zakrivljenog žlijeba značajno smanjuje aberacijska izobličenja konkavne difrakcijske rešetke i omogućava dobivanje spektra visokog kvaliteta u cijelom radnom rasponu.

Difrakcijski snop fokusiran je u ravni izlaznog proreza 7 monohromatora, koji se nalazi iznad ulaznog proreza 5. Skeniranje se vrši rotacijom difrakcione rešetke, dok monohromatsko zračenje različitih talasnih dužina prolazi kroz izlazni prorez 7, sočivo 8, Kontrolni ili izmjereni uzorak, sočivo 9 i pomoću rotirajućeg ogledala 10 pada na fotoosjetljivi sloj fotoćelije 11 ili 12.

Za smanjenje raspršene svjetlosti i odsjecanje viših redova difrakcije, spektrofotometar koristi dva svjetlosna filtera: PS11 staklo za rad u spektralnom području od 230–450 nm i OS14 staklo za rad u spektralnom području od 600–1100 nm. Filteri se mijenjaju automatski.

Sočiva su izrađena od kvarcnog stakla sa visokim propustom u ultraljubičastom području spektra

Rice. 2 Optički dijagram spektrofotometra SF-46

Da bi se osigurao rad spektrofotometra u širokom spektralnom rasponu, koriste se dvije fotoćelije i dva izvora zračenja kontinuiranog spektra. Antimon-cezijum fotoćelija sa prozorom od kvarcnog stakla koristi se za merenja u spektralnom području od 190 do 700 nm, a kiseonik-cezijum fotoćelija za merenja u spektralnom području od 600 do 1100 nm. Talasna dužina na kojoj treba da pređete sa merenja sa jednom fotoćelijom na merenja sa drugom fotoćelijom je naznačena u pasošu spektrofotometra.

Deuterijumska lampa je dizajnirana da radi u području spektra od 190 do 350 nm, lampa sa žarnom niti je dizajnirana da radi u području spektra od 340 do 1100 nm. Za provjeru kalibracije koristi se živino-helijumska lampa DRGS-12.

Dizajn spektrofotometara i njihove karakteristike mogu značajno varirati ovisno o proizvođaču i zadacima za koje je uređaj dizajniran. Međutim, osnovni elementi dizajna svih uređaja su slični. To su izvor svjetlosti, monohromator, odjeljak za kivete sa uzorkom i detektor za snimanje. Kao izvor svjetlosti najčešće se koriste živine ili halogene sijalice. Monohromator je uređaj za odabir njegovog uskog dela (1-2 nm) iz čitavog emitovanog spektra. Monohromatori se mogu graditi na osnovu prizmi koje razdvajaju svetlost ili na osnovu difrakcione rešetke. Također, neki uređaji mogu dodatno koristiti setove svjetlosnih filtera. Odeljak za kivetu može biti opremljen mehanizmima za termostatiranje, mešanje i dodavanje supstanci direktno tokom procesa merenja. Za proučavanje malih količina supstanci može se koristiti bezćelijska tehnologija, kada se uzorak drži zbog sila površinske napetosti tečnosti.

1 - izvor svetlosne energije (vidljiva oblast); 2 - rotirajući reflektor; 3 - izvor svjetlosne energije (ultraljubičasto područje); 4 - optički sistem koji usmjerava tok energije do ulaznog proreza; 5 - ulazni prorez; 6 - optički sistem koji formira paralelni tok svetlosne energije; 7 - disperzioni element (prizma ili difrakciona rešetka); 8 - optički sistem koji usmjerava tok energije do izlaznog proreza; 9 - izlazni otvor; 10 - optički sistem koji formira protok energije koji prolazi kroz ćeliju; 11 - kiveta; 12 - fotodetektor; 13 - analogno-digitalni pretvarač; 14 - mikroračunar; 15 - indikator; 16 - konzola operatera; 17 - komunikacioni interfejs sa eksternim računarom i uređajem za snimanje

Rotirajući reflektor (2) usmjerava tok svjetlosne energije iz jednog od izvora (1 ili 3), kroz optički sistem (4) do ulaznog proreza (5) monohromatora. Iz izlaza monohromatora kroz prorez (9) stiže monohromatska struja svetlosne energije određene talasne dužine λ. Podešavanje potrebne talasne dužine najčešće se vrši promenom upadnog ugla polihromatskog toka svetlosne energije u odnosu na ravan disperznog elementa (7). Optički sistem (10) formira svjetlosni tok na način da se uz minimalnu dozvoljenu zapreminu ispitnog rastvora i višekratnu ugradnju kivete (11) u odjeljak za kivetu, geometrija toka ne mijenja.

Polihromatsko svjetlo iz izvora prolazi kroz monohromator, koji dijeli bijelo svjetlo na komponente u boji. Monokromatsko zračenje sa diskretnim intervalima od nekoliko nanometara prolazi kroz onaj dio uređaja u kojem se nalazi uzorak sa ispitnim uzorkom.


GLAVNE JEDINICE SPEKTROFOTOMETRA

IZVOR SVJETLA

UV/VIS spektrofotometar (ultraljubičasto + vidljivo svjetlo) ima dva izvora svjetlosti: za vidljivi dio spektra i ultraljubičasti izvor - od 200 do 390 nm.

Izvor vidljive svjetlosti je volframova lampa, najčešće halogena, koja proizvodi konstantan svjetlosni tok u rasponu od 380 - 950 nm, kao stabilan i izdržljiv izvor svjetlosne energije s prosječnim vijekom trajanja od preko 500 sati.

Kao UV izvor koriste se vodonične ili deuterijumske lampe. Ultraljubičaste lampe koje sadrže deuterijum imaju visok intenzitet emisije i kontinuirani spektar u rasponu od 200 do 360 nm.

Kivete

Kao što znate, uzorak koji se proučava nalazi se u posebnim prilozima. Oni su različiti za svaku vrstu uzorka. Za čvrste materije to su specijalne stezaljke, a za spektralna merenja tečnih uzoraka koriste se specijalne posude od kvarcnog stakla, takozvane kivete.

Većina spektrofotometara koristi standardne kivete koje su dizajnirane da budu postavljene na način koji omogućava da svjetlosni snop putuje horizontalno. Glavni nedostatak ovakvih kiveta je što je samo mali dio uzorka (oko 10%) osvijetljen mjernom svjetlošću. Ako je uzorak visoke vrijednosti ili je dostupan u malim količinama, mogu se koristiti mikrokivete ili ultramikrokivete zapremine od 50 ili čak 2,5 µl. Kivete vrlo male zapremine pokazuju kapilarna svojstva i nastaju problemi sa stvaranjem mjehurića zraka, što zahtijeva otplinjavanje. Konačno, teško je izvaditi uzorak iz takvih kiveta. Standardne kivete imaju vanjske dimenzije: 12,5 12,5 45 mm, a unutrašnje - 10 10 mm. Kivete manjeg unutrašnjeg volumena, koje proizvodi jedan proizvođač, imaju istu vanjsku veličinu kao i standardne, ali unutrašnju, na primjer, 10 1,25 mm.

DISPERZIRAJUĆI ELEMENT

U spektrofotometrima se kao disperzioni element najčešće koriste prizme i difrakcione rešetke.

Difrakciona rešetka je tehnološki složeniji proizvod od prizme. Većina rešetki koje se trenutno koriste izrađuju se spaljivanjem i holografskim kopiranjem i predstavljaju ploče s velikim brojem paralelnih linija - do nekoliko stotina po milimetru.

Glavna prednost upotrebe prizme u spektrofotometru je njena niska cijena.

Prednost difrakcionih rešetki je u tome što obezbeđuju linearnu disperziju svetlosti u čitavom opsegu vidljivog i UV spektra. Negativan aspekt korištenja difrakcijskih rešetki je njihova visoka cijena u odnosu na przme i filtere.

Jedna od najvažnijih karakteristika monohromatora je širina pojasa, izražena u jedinicama talasnih dužina - nanometrima.

Ako interferentni filteri daju širinu propuštanja u rasponu od 6-20 nm, tada prizme i difrakcione rešetke daju uži pojas - manje od 5 nm, a samim tim i veću „čistoću“ (monokromatske) svjetlosti koja pada na kivetu sa uzorkom. . Širina pojasa je jedna od najvažnijih karakteristika spektrofotometra. Smanjenje propusnog opsega povlači povećanje rezolucije spektrofotometra - značajnu karakteristiku kvaliteta spektrofotometrijskih instrumenata.

MONOCHROMATERI


Rad spektralnih uređaja - spektrofotometara - zasniva se na činjenici da su u nekim fizičkim sistemima različiti uslovi za prolazak svetlosti. Takvi sistemi se nazivaju disperzivni. Obično se prizma ili difrakciona rešetka koristi kao disperzioni element. Uređaji koji omogućavaju razdvajanje polikromatske svjetlosti u monohromatski emisioni spektar nazivaju se monohromatori.

Funkcionalni dijagram monohromatora sa prizmom.

- ulazni otvor; 2-leće koje formiraju paralelni tok svjetlosne energije; 3-prizma; 4 - sočivo koje usmjerava tok energije na ekran; 5 - ekran; 6 - izlazni utor

Prorez (1), na koji pada polihromatski tok svetlosne energije, nalazi se u fokalnoj ravni sočiva (2). Ovaj dio uređaja naziva se kolimator. Paralelni tok svjetlosne energije koji izlazi iz sočiva (2) pada na prizmu (3). Zbog disperzije (zbog zavisnosti indeksa loma o talasnoj dužini), svetlost različitih talasnih dužina napušta prizmu pod različitim uglovima. Ako se ekran (5) postavi u fokalnu ravan sočiva objektiva (4), sočivo će fokusirati paralelne tokove energije za različite talasne dužine na različitim mestima na ekranu. Rotacijom prizme (3) možete skenirati kroz prorez (6) monohromatske tokove energije u čitavom spektru zračenja. Često se kao dispergirajući element koristi difrakciona rešetka, koja je staklena ili metalna ploča na koju se primjenjuju paralelni identični potezi, smješteni na potpuno istoj udaljenosti jedan od drugog. Na slici je prikazana difrakciona rešetka koja se sastoji od naizmjeničnih proreza, paralelnih jedan s drugim, iste širine b, smještenih na istoj udaljenosti a jedan od drugog. Zbir (a+b) je period ove strukture i naziva se konstanta rešetke d.


Funkcionalni dijagram monohromatora sa difrakcionom rešetkom.

- ulazni otvor; 2 - sočivo koje formira paralelni tok svjetlosne energije; 3 - difrakciona rešetka; 4 - sočivo koje usmjerava tok energije na ekran; 5 - ekran; 6 - izlazni utor

Kroz ulazni prorez (1) polikromatski tok svjetlosne energije sočiva objektiva (2) pretvara se u paralelni tok koji prolazi kroz proreze difrakcijske rešetke (3). U svakoj tački na ekranu (5), koja se nalazi u žižnoj ravni objektivnog sočiva (4), prikupit će se oni zraci koji su prije bili međusobno paralelni i širili su se pod određenim kutom Q prema smjeru upada. talas. Stoga je osvjetljenje u tački P na ekranu (5) određeno rezultatom interferencije sekundarnih valova koji se šire iz različitih dijelova istog proreza i iz različitih proreza. Postoji pravac u kojem će, šireći se, sekundarni talasi iz svih proreza stići u tačku P u jednoj fazi i ojačati jedni druge, a u drugoj - kada su talasi van faze i međusobno slabe. Tako se na ekranu uočavaju naizmjenične svijetle i tamne pruge. Uslov za formiranje maksimuma iz difrakcione rešetke, odnosno kada se talasi međusobno pojačavaju tokom interferencije, primećuje se kada je razlika puta jednaka celom broju talasa. Zavisnost formiranja maksimuma različitih talasnih dužina od ugla Q difrakcione rešetke izražava se formulom: d*sinQ = k - 1, gde je k = 0, 1, 2.

Ako svjetlost različitih valnih dužina pada na rešetku, tada se maksimumi za različite valne dužine nalaze pod različitim uglovima Q u odnosu na prvobitni smjer širenja svjetlosti. Stoga, difrakciona rešetka razlaže polikromatsku svjetlost u difrakcijski spektar i koristi se kao disperzivni uređaj.

OPREMA ZA FOTOMETRIJSKA MJERENJA.

Za fotometrijska mjerenja koriste se dvije velike grupe instrumenata: fotokolorimetri i spektrofotometri. U kolorimetrima, potrebni spektralni rasponi se izoluju pomoću svjetlosnih filtera koji ograničavaju dijelove spektra u kojima se mjerenja mogu izvršiti. U spektrofotometrima, dijelovi spektra se izoluju pomoću prizmi ili difrakcijskih rešetki, što vam omogućava da postavite bilo koju valnu dužinu u datom rasponu.

Specifičan redoslijed operacija pri mjerenju optičke gustoće ili propusnosti ovisi o dizajnu spektrofotometra ili kolorimetra.

Međutim, osnovni principi ostaju isti. Prvo postavite potrebnu valnu dužinu odabirom filtera na kolorimetru ili rotiranjem odgovarajućeg dugmeta na spektrofotometru. Zatim postavite na nulu. Da biste to učinili, stavite kivetu sa standardnim rastvorom u svjetlosni tok. Promjenom širine proreza osiguravamo da očitanja uređaja odgovaraju vrijednosti navedenoj u uputama. U sljedećoj fazi, standardna otopina se zamjenjuje ispitnom otopinom i mjeri se optička gustoća ili propusnost.

Moderni spektrofotometri omogućavaju rad sa visoko monohromatskim fluksom zračenja. Koriste se za analizu koncentracije i za proučavanje spektra apsorpcije tvari.

Dizajn i princip rada spektrofotometra. Blok dijagram spektrofotometra može se predstaviti u obliku sljedećih glavnih blokova:

izvor svjetlosti, monohromator, odjeljak za ćelije, fotoćelija, uređaj za snimanje.

Svjetlosni snop iz izvora svjetlosti ulazi u monohromator kroz ulazni prorez i razlaže se u spektar pomoću difrakcijske rešetke ili prizme. Kontrolni i ispitni uzorci se naizmjenično uvode u monokromatski tok zračenja koji dolazi iz izlaznog proreza u odjeljak za kivetu. Zračenje koje prolazi kroz kivetu pogađa fotoćeliju, koja pretvara svjetlosnu energiju u električnu energiju. Električni signal se zatim pojačava i snima.

Monohromatori. Monohromator je optički sistem koji bira zračenje određene talasne dužine iz čitavog spektra izvora svetlosti. To su obično prizme koje različito lome svjetlost različitih valnih dužina ili difrakcijske rešetke. U vidljivom području koriste se obične staklene prizme, ali u ultraljubičastom području nisu prikladne, jer staklo počinje apsorbirati već na λ< 400 нм, поэтому призмы делают из кварца.

Kao monohromatori se koriste i difrakcione rešetke, koje su ravno-paralelna ploča na kojoj su otisnute paralelne linije – žljebovi. Zbog difrakcije na paralelnim žljebovima, bijela svjetlost se razlaže u kontinuirani spektar. Tipično, u monohromatorima, snop svjetlosti s određenim rasponom valnih dužina se prvo izoluje pomoću prizme, a zatim se ponovo razlaže pomoću rešetke. Ovo proizvodi striktno monokromatsko svjetlo. Glavna prednost difrakcionih rešetki je da se njihova rezolucija može povećati, jer je direktno proporcionalna gustoći linija. Osim toga, difrakcijske rešetke imaju linearnu rezoluciju u cijelom rasponu valnih dužina, dok rezolucija monohromatora prizme opada sa povećanjem talasne dužine.



Kivete. Ispitivana tvar se otopi u odgovarajućoj otopini i stavi u optički prozirnu mjernu posudu - kiveta. Tipično, držač kivete ima ćelije za četiri kivete. Budući da staklo apsorbira ultraljubičasto svjetlo, kvarcne ćelije se koriste za mjerenje u ultraljubičastom području spektra. Za mjerenja u vidljivom području mogu se koristiti plastične ili staklene ćelije. Pri radu sa isparljivim ili hemijski aktivnim supstancama, kivete se prekrivaju poklopcima.

Pošto kiveta postavljena u spektrofotometar postaje sastavni deo njegovog optičkog sistema, njome se mora rukovati veoma pažljivo. Ogrebotine i prljavština na zidovima kivete snažno raspršuju i upijaju svjetlost, iskrivljujući rezultate mjerenja. Ovo se mora posebno zapamtiti kada radite u ultraljubičastom području. Kivete se mogu brisati mekim tkaninama, kao što je pamuk. Nije preporučljivo koristiti filter papir u ove svrhe. Pošto organski molekuli apsorbuju u ultraljubičastom području, optičke (providne) zidove kivete nikada ne treba dirati. Otopinu je bolje sipati u kivetu, stavljajući je u držač kivete koji je prethodno uklonjen sa uređaja. Kivete su prilično krhke, posebno kvarcne, pa s njima morate raditi pažljivo, izbjegavajući mehanička oštećenja.

Sadržaj kivete mora biti homogen - to je neophodan uslov za dobijanje ponovljivih podataka. Potrebno je osigurati da otopina nije zamućena. Mjehurići zraka posebno ometaju mjerenja, uvelike povećavajući rasipanje. Ne možete sipati veoma hladan rastvor u kivetu, jer će to kondenzovati vodenu paru iz vazduha na spoljnim zidovima kivete i zidovi će postati neprozirni.

Ako su kivete kontaminirane stranim nečistoćama, treba ih oprati destilovanom vodom i (ili) rastvaračem u kojem je otopljena ispitivana tvar. Kivete se mogu prati blagim deterdžentima. Ne preporučuje se pranje kiveta koncentriranim kiselinama ili lužinama, ili drugim sredstvima za jetkanje.

Kivete moraju biti napunjene do tog nivoa da fluks zračenja u potpunosti prođe kroz sloj rastvora. Najčešće se koriste kivete sa optičkom putanjom od 1 cm, u koje se obično sipa 2,5-3 ml rastvora. Takve kivete sadrže 4-5 ml, ali se potpuno pune samo kada je to potrebno. Postoje kivete sa optičkim putanjama od 50, 20, 5, 2 i 1 mm.

Fotoćelije. Fotoćelije pretvaraju svjetlosnu energiju u električnu energiju. Električni signal se zatim pojačava i snima.

Fotoni, bombardirajući površinu fotoćelije, izbijaju iz nje elektrone, čiji je broj proporcionalan intenzitetu svjetlosti. Ovi elektroni lete do pozitivne elektrode. Kao rezultat toga, u zatvorenom kolu nastaje električna struja, koja se detektuje padom napona na otporu koji se nalazi u ovom krugu. Napon se može pojačati, a nakon kompenzacije ovog signala potenciometrom kalibriranim u jedinicama apsorpcije, apsorbancija uzorka se direktno snima na senzoru.

Fotomultiplikatorske cijevi općenito su osjetljivije od jednostavnih fotonaponskih ćelija.

To se događa zbog činjenice da se elektroni emitirani iz fotoosjetljivog sloja ubrzavaju visokim naponom, a zbog sudara u plinu nastaju sekundarni elektroni, što dovodi do povećanja struje.

Širina proreza. Veličina proreza određuje raspon valnih dužina svjetlosti koja pada na uzorak. Zbog toga je za dobijanje pouzdanih rezultata potrebno raditi sa prorezom koji je minimalno uzak za date eksperimentalne uslove. Ako je prorez pravilno odabran, onda kada se njegove dimenzije udvostruče, očitanja instrumenta se ne mijenjaju.

mob_info