Оптични материали Оптични елементи

ИзточникМонохроматорПриемникСхема на дисперсионен спектрометър

Схема на спектрометър с FT принципТехника на измерване на ИЧ спектри

на течни проби и разтворина твърди пробина газообразниколичествен анализ

Техника на експеримента във вибрационната спектроскопия

Пропускливост на материалите в спектъра и тяхната устойчивост спрямо водни пари (в скоби)

Устройство и действие на дисперсионен двулъчев ИЧ спектрофотометър

Източници на ИЧ лъчение

• Щифт на Нернст – пръчка от спечени окиси на редки земи (цирконий, торий, итрий, церий и пр.). Работна температура около 1800 К с максимум на излъчването около 2 мкм. Дълготраен и не се нуждае от охлаждане

• Глобар – пръчка от пресован силициен карбид. Работна температура около 1500 К. Нуждае се от охлаждане (водно). Разпрашва се по време на работа.

Монохроматор

Целта му е да превърне полихроматичното в монохроматично лъчение

Входен процеп

Колиматорна система

колиматорно огледало

дифракционна решетка

Изходен процеп

Дифракционна решетка (diffraction grating)

Видовеtransmission gratingreflection grating

sin k

d

Автоколимационна схема в монохроматор с призма

Автоколимационна схема в монохроматор с дифракционна решетка

Критерий на Рейли за разделителната способност на монохроматор

äâå ñïåêòðàëíè èâèöè ñ åäíàêâè èíòåíçèòåòè ñå ñчèòàò çà ðàçäåëåíè åäíà îò äðóãà, àêî ãëàâíèÿò äèôðàêöèîíåí ìàêñèìóì íà åäíàòà îò òÿõ ñúâïàäà ïî ïîëîæåíèå ñ ïúðâèÿ äèôðàêöèîíåí ìèíèìóì íà äðóãàòà. Â òàêúâ ñëóчàé â öåíòúðà íà ñóìàðíàòà êðèâà ñå ïîëóчàâà ìèíèìóì, èíòåíçèòåò ðàâåí íà îêîëî 80 % îò ìàêñèìàëíèÿ èíòåíçèòåò

Приемници на ИЧ лъчение

Термоелементи – работят на принципа на възникване на електричен потенциал във верига от разнородни проводници при промяна на температурата.

Болометри – използват зависимостта на електрическото съпротивление на (полу)проводниците от температурата.

Пневматични приемници – използват топлинното разширение на газовете.

Устройство и действие на дисперсионен двулъчев ИЧ спектрофотометър

Схема на интерферометър на Майкелсон

Модулиране на три периодични вълни

Техника на измерване в ИЧ спектроскопияÃàçîîáðàçíè ïðîáè.

Регистриранå ñïåêòðèòå íà ãàçîîáðàçíè ïðîáè å çàòðóäíåíî ñàìî â ñëó÷àè íà ñèëíî àãðåñèâíè ãàçîâå è ïàðè. Íàé-÷åñòî ñå ðàáîòè ïðè îáèêíîâåíî íàëÿãàíå, íî èìà êþâåòè çà ðàáîòà ïðè âèñîêè и ниски íàëÿãàíèÿ.

Ïîðàäè òîâà, ÷å â ãàçîîáðàçíî ñúñòîÿíèå âåùåñòâàòà çàåìàò ìíîãî ïî-ãîëåìè îáåìè îòêîëêîòî â êîíäåíçèðàíà ôàçà, ñå èçïîëçóâàò êþâåòè ñ ãîëÿìà äåáåëèíà íà ðàáîòíèÿ ñëîé. Êúì ñòàíäàðòíîòî îáîðóäâàíå íà ñïåêòðîìåòðèòå å âêëþ÷åíà îáèêíîâåíî êþâåòà ñ äúëæèíà 100 mm. Тя ïðåäñòàâëÿâà ñòúêëåí öèëèíäúð ñ êðàíîâå. Öèëèíäúðúò ñå çàòâàðÿ ñ ïðîçîðöè îò KBr èëè NaCl. Óïëúòíÿâàíåòî íà ïðîçîðöèòå êúì öèëèíäúðà ñòàâà ñ êàó÷óêîâ ïðúñòåí.

Ãàçîîáðàçíè ïðîáè.

Çà èçñëåäâàíå íà íèñêè ñúäúðæàíèÿ îò ãàçîâå è ïàðè, íàïðèìåð çàìúðñÿâàíèÿ íà àòìîñôåðåí âúçäóõ, ñå èçïîëçóâàò ìíîãîõîäîâè ãàçîâè êþâåòè. Ðàáîòíàòà äúëæèíà ïðè òÿõ ñå óâåëè÷àâà ÷ðåç ìíîãîêðàòíî îòðàæåíèå íà ëú÷à.

Ïîíàñòîÿùåì ôèðìèòå ïðåäëàãàò ãàçîâè êþâåòè ñ äúëæèíà îò 1 m äî íàä 100 m. Ñ òàêèâà êþâåòè ñà áèëè îïðåäåëåíè àçîòíè îêèñè, CO2, CO, åòèëåí è äðуги ãàçîâå â àòìîñôåðåí âúçäóõ â ñúîòíîøåíèå ïîä 1 ppb.

Техника на измерване в ИЧ спектроскопияÒåчíîñòè

Íàé-чåñòî èçïîëçóâàíèÿò ìåòîä çà ðåãèñòðèðàíе íà ïðîáè â òåчíî ñúñòîÿíèå å ò.í. êàïèëÿðåí ñëîé. Êîãàòî èçñëåäâàíîòî âåùåñòâî å äîñòàòúчíî âèñêîçíî, êàïêà îò íåãî ñå ïîñòàâÿ ìåæäó ïðîçîðöèòå îò KBr (èëè NaCl) è ñå ïîäëàãà íà ôîòîìåòðèðàíå.

 óчàñòúöèòå, â êîèòî èâèöèòå ñà ïðåêàëåíî èíòåíçèâíè, ñïåêòúðúò ñå ðåãèñòðèðà ïîâòîðíî ñëåä âíèìàòåëíî ïðèòèñêàíå íà ïðîçîðöèòå çà íàìàëÿâàíå äåáåëèíàòà íà ñëîÿ.

Ïðè ìíîãî âèñêîçíè ïðîáè ñå ïðàêòèêóâà ïðåìàõâàíå íà åäèíèÿ îò ïðîçîðöèòå чðåç ïðèïëúçâàíå è измерваíå ñïåêòúðà íà âåùåñòâîòî, îñòàíàëî ïî äðóãèÿ.

Òåчíîñòè

Лесно летливи и невискозни проби се измерват в кювети с дебелина от 5 до 25 m. За такива дебелини е достатъчно поставянето на една капка в единия от отворите на кюветата. За да се ускори запълването в срещуположния отвор, се създава леко подналягане.

След регистриране на спектъра кюветата се измива неколкократно с разтворител, който също може да изсмуква с водна вакуумпомпа. Сушенето на вси?ки кювети след измиване става с въздух, преминал през сушител, за да се избегне кондензация на влага по прозорците.

Ðàçòâîðè

Ìîëåêóëíèòå òðåïòåíèÿ íà âåùåñòâàòà â êîíäåíçèðàíà ôàçà ñà çàòðóäíåíè ïîðàäè ïðîöåñè íà àñîöèàöèÿ. Çà èçñëåäâàíå òðåïòåíåòî íà àòîìèòå â ñâîáîäíèòå ìîëåêóëè âåùåñòâàòà ñå ðàçòâàðÿò â ïîäõîäÿùè ðàçòâîðèòåëè.

Ïîñëåäíèòå òðÿáâà äà îòãîâàðÿò íà íÿêîëêî èçèñêâàíèÿ: äà íå âçàèìîäåéñòâувàò ñ âåùåñòâîòî, äà íå êîðîäèðàò ïðîçîðöèòå îò KBr è NaCl, äà íÿìà ìíîãî ñîáñòâåíè èâèöè íà ïîãëúùàíå. Íàé-ïîäõîäÿùè çà èíôðà÷åðâåíàòà ñïåêòðîñêîïèÿ ñà CCl4 è CS2, íî òå ðàçòâàðÿò îãðàíè÷åí áðîé âåùåñòâà. Ïðèëîæåíèå â ïðàêòèêàòà íàìèðàò ñúùî CHCl3, C2Cl4 и CH3Cl. Ñúñ ñèëíî ïîëÿðíè ðàçòâîðèòåëè ìîæå äà ñå ðàáîòè ñàìî ñ êþâåòè îò CaF2 è KRS5.

Техника на измерване в ИЧ спектроскопия

Твърди проби

Íàé-÷åñòî èçïîëçóâàíèòå òåõíèêè çà регистрирàíå íà ñïåêòðè â òâúðäî ñúñòîÿíèå ñà:

Òàáëåòèðàíå

Ñóñïåíäèðàíå

Директно íà öèïè (ôîëèè)

Таблетиране

Èçïîëçóâà се ñâîéñòâîòî íà KBr äà äàâà ïðè íàëÿãàíå è âàêóóì ïðîçðà÷íà çà èíôðà÷åðâåíàòà è âèäèìàòà ñâåòëèíà òàáëåòêà.  äàëå÷íàòà èíôðà÷åðâåíà îáëàñò çà òàáëåòèðàíå ñå èçïîëçóâàò ïîëèåòèëåí, ïîëèïðîïèëåí è òåôëîí.

Èçñëåäâàíàòà ïðîáà (0.5 äî 2 mg) ñå ñìèëà â àõàòîâ õàâàí èëè âèáðàöèîííà ìåëíèöà ñ îêîëî 300 mg KBr â ïðîäúëæåíèå íà 3-4 min., íàñèïâà ñå â ìàòðèöàòà, èçðàâíÿâà ñå ïîâúðõíîñòòà ñ ïîàñîíà, âêëþчâà ñå êúì ìàñëåíà âàêóóì ïîìïà è áåç äà ñå ñïèðà åâàêóèðàíåòî ñå ñúçäàâà íàëÿãàíå îò îêîëî 1000 kg/cm2 с маслена преса.

Таблетиране

Àêî ôîíúò íà регистриранèÿ èíôðàчåðâåí ñïåêòúð íàðàñòâà ñèëíî ñ ïîâèøàâàíå íà âúëíîâîòî чèñëî (åôåêò íà Õðèñòèàíñåí), òàáëåòêàòà ñå ñìèëà ïîâòîðíî è ïðîöåäóðèòå ñå ïîâòàðÿò.

Òåîðåòèчåñêè ðàçìåðúò íà чàñòèöèòå òðÿáâà äà áúäå ïî-ìàëúê îò íàé-ìàëêàòà äúëæèíà íà âúëíàòà, ñ êîÿòî ùå áúäå îáëúчâàíà ïðîáàòà ò.å. ïîä 2.5 m, íî íà ïðàêòèêà íå ñå ïîñòèãàò òàêèâà ðåçóëòàòè.

Таблетиране

KBr òåõíèêàòà èìà ðåäèöà ïîëîæèòåëíè ñòðàíè:

îòñúñòâóâà ñîáñòâåíî ïîãëúùàíå (íà KBr) ïðîáèòå, íåîáõîäèìè çà ðàáîòà ñà â çíàчèòåëíî ïî-ìàëêè êîëèчåñòâà, îòêîëêîòî ïðè ðàçòâîðè è ñóñïåíçèèìîæå äà ñå èçâúðøâà êîëèчåñòâåí àíàëèç.

Îñíîâåí неин íåäîñòàòúê å опасноñòòà от ïîëèìîðôíè ïðåâðúùàíèÿ è éîíåí îáìåí íà èçñëåäâàíèòå ñúåäèíåíèÿ ñ KBr, êàêòî è äåñòðóêöèÿ íà íÿêîè ñëîæíè îðãàíèчíè ñúåäèíåíèÿ.

Техника на измерване в ИЧ спектроскопияТвърди проби: Суспензиране

Ñóñïåíäèðàùèÿò àãåíò òðÿáâà äà áúäå èíåðòåí ñïðÿìî èçñëåäâàíèòå õèìèчíè ñúåäèíåíèÿ è àëêàëíè õàëîãåíèäè, êîåôèöèåíòúò ìó íà ïðåчóïâàíå äà áúäå áëèçúê äî òîçè íà âúçäóõà, äà áúäå áåçîïàñåí çà ðàáîòà, äà èìà çíàчèòåëåí âèñêîçèòåò è íèñêà ëåòëèâîñò, äà íÿìà ñîáñòâåíè èâèöè íà ïîãëúùàíå è ïð. Íàé-ãëàâíèòå îò òåçè èçèñêâàíèÿ ñå óäîâëåòâîðÿâàò îò ïàðàôèíîâîòî ìàñëî (íîðìàëíè íàñèòåíè âúãëåâîäîðîäè ñúñ ñðåäåí ñúñòàâ C25), íàðåчåí â ïðàêòèêàòà íóéîë.

Åäèíñòâåíèÿò íåäîñòàòúê íà íóéîëà å íàëèчèåòî íà ñîáñòâåíè èâèöè íà ïîãëúùàíå. Çà äîêàçâàíå èëè îòõâúðëÿíå íà ïðåäïîëîæåíèå çà ïðèñúñòâèå íà -CH3 è - CH2- ãðóïè â äàäåíà ïðîáà ñïåêòúðът òðÿáâà äà ñå регистрира â äðóã ñóñïåíäèðàù àãåíò.

Суспензиране

Ïðèãîòâÿíåòî íà ñóñïåíçèÿòà ñå ñúñòîè â ðàçòðèâàíå íà 5-6 mg îò èçñëåäâàíîòî âåùåñòâî ñ åäíà êàïêà ñóñïåíäèðàù àãåíò â õàâàí èëè ìåæäó øëèôîâàíè ñòúêëåíè ïåñòèöè, äîêàòî ñå ïîëóчè ðàâíîìåðíî ðàçïðåäåëåíèå íà âåùåñòâîòî. Сóñïåíçèÿта ñå èçòúðãâà îò ïåñòèöèòå ñ áðúñíàðñêî íîæчå è ñå íàíàñÿ âúðõó åäèíèÿ ïðîçîðåö. Âòîðèÿò ïðîçîðåö ñå ïîñòàâÿ âúðõó ñóñïåíçèÿòà ñ ëåêî ïðèïëúçâàíå, çà äà ñå ïîëóчè ðàâíîìåðåí ñëîé áåç ìåõóðчåòà.

Ïðîçîðöèòå, ñúñ ñóñïåíçèÿòà ìåæäó òÿõ, ñå ïîñòàâÿò íà ïúòÿ íà ëúчà áåç ïðåäâàðèòåëíî äà ñå ïðèòèñêàò силно. Àêî íÿêîÿ îò èâèöèòå íà èçñëåäâàíîòî ñúåäèíåíèå ñå îêàæå ñ ìíîãî висок èíòåíçèòåò, íåðàçäåëåíà, å âúçìîæíî äåáåëèíàòà íà ñëîÿ äà ñå íàìàëи чðåç çàñòÿãàíå ñ äúðæàòåëÿ.

Количествен анализ

AS = bS CS

AX = bX CX