SPEKTORLARNING TURLARI - Spektorlar tuzilishi prinsipi va haraktristikalari

|
Spektorlar tuzilishi prinsipi va haraktristikalari
|
bet | 2/3 | Sana | 18.01.2024 | Hajmi | 210,53 Kb. | | #140379 |
Bog'liq SPEKTORLAR TUZILISHI PRINSIPI VA HARAKTRISTIKALARI2.SPEKTORLARNING TURLARI
1.2 Mass-spektrometr
Mass-spektrometr ionlarning massa-zaryad nisbatini o'lchaydi va namunadagi elementlarning tarkibini aniqlaydi. Bu namunani ionlash orqali ishlaydi, bu ba'zi molekulalarning zaryadlanishiga va ularning massa-zaryad nisbatiga ko'ra ajralishiga olib keladi.
Keyinchalik bu ionlar zaryadlangan zarralarni aniqlay oladigan qurilma tomonidan aniqlanadi.
1.3 Optik spektrometr
Optik spektrometr yorug'likning xossalarini, odatda elektromagnit spektrdagi optik mintaqa yaqinida, ya'ni ultrabinafsha, ko'rinadigan va infraqizil nurlarni o'lchaydi.
To'lqin uzunligi bilan yorug'lik intensivligining yutilishi va emissiyasining o'zgarishi materiallarni aniqlashga imkon beradi.
Ushbu maqolada biz optik spektrometrga e'tibor qaratamiz.
2. Spektrometrning ishlash printsipi
1-rasm: Spektrometrning ishlash printsipi
Spektrometr uchta asosiy komponentdan iborat - kirish tirqishi, panjara va detektor.
2.1 Kirish tirqishi
Manbadan keladigan yorug'lik kirish tirqishiga kiradi va tirqishning o'lchami asbob bilan o'lchanadigan yorug'lik miqdorini aniqlaydi. Yoriq o'lchami spektrometrning optik ruxsatiga ham ta'sir qiladi, bu erda tirqish o'lchami qanchalik kichik bo'lsa, aniqlik shunchalik yaxshi bo'ladi.
Nur tirqishdan o'tgandan so'ng divergent bo'ladi va divergent nurni kollimatsiya qiluvchi oynada aks ettirgan holda, nur kollimatsiyalanadi. Keyin kollimatsiyalangan nurlar difraksion panjara tomon yo'naltiriladi. Panjara dispers element vazifasini bajaradi va yorug'likni uning tarkibiy to'lqin uzunliklariga ajratadi.
2.2 Panjara
2-rasm: Spektrometr panjarasi
Monoxromator yorug'likning ma'lum bir to'lqin uzunligini tanlash uchun prizmadagi optik dispersiya yoki difraksion panjaralardan diffraktsiya hodisasidan foydalanadi. An'anaviy spektrometrlarda yorug'likni tarqatish uchun prizmalardan foydalanilgan.
Biroq, diffraktsiya panjarasining ixtiro qilinishi bilan u zamonaviy spektrometrlarda eng ko'p ishlatiladigan monoxromatorga aylandi, chunki u prizmaga nisbatan ko'proq afzalliklarga ega.
Ikkala qurilma ham yorug'likni bir nechta rangga bo'lishga qodir, ammo ranglarni prizmadan ko'ra kattaroq burchakka yoyish uchun diffraksion panjara qilish mumkin. Prizmalar faqat UV mintaqasida yuqori dispersiyaga ega, diffraktsiya panjaralari esa UV, VIS va IQ spektrlari bo'ylab yuqori va doimiy dispersiyaga ega.
Yorug'lik diffraktsiya panjarasiga tushgach, har bir to'lqin uzunligi boshqa burchak ostida aks etadi. Turli to'lqin uzunligi diapazonlarini aniqlash uchun turli o'lchamdagi diffraktsiya panjarasi ham qo'llaniladi.
Nur panjaradan aks etgandan so'ng yana bir-biridan ajralib chiqadi, shuning uchun u ikkinchi oynaga uriladi va uni detektorga qaratadi.
2.3 Detektor
Detektor yorug'lik spektrlarini ushlaydi va to'lqin uzunligi funktsiyasi sifatida yorug'lik intensivligini o'lchaydi. Keyinchalik bu ma'lumotlar raqamlashtiriladi va grafik sifatida dasturiy ta'minotga joylashtiriladi.
3. Spektrometrning qismlari
Yuqoridagi bo'lim spektrometrning qanday ishlashi haqida gapirdi. Ushbu bo'limda spektrometrning tarkibiy qismlari va har bir komponentning xilma-xilligi yoritiladi.
3.1 Yorug'lik manbalari
Spektrometrda keng tarqalgan yorug'lik manbalari volfram halogeni, deyteriy, ksenon yoylari, LED, simob argon, sink yoki lazerlardan iborat.
3.2 Kirish tirqishi
Yoriqlar turli o'lchamlarda bo'ladi, balandligi 5 mm dan 800 mm gacha bo'lgan 1 mm dan 2 mm gacha. Yoriqning o'lchami dasturga bog'liq va eng ko'p ishlatiladigan tirqishlar 10, 25, 50, 100 va 200 mkm kenglikda.
3.3 nometall
Atrofdagi nometalllarning eng keng tarqalgan turlari odatda tekis va sharsimon nometalldir. Sferik nometall ikki turga bo'linishi mumkin - konkav va konveks sferik nometall. Biroq, spektrometrda odatda konkav sferik nometall ishlatiladi.
3.4 Difraksion panjaralar
Bozorda ikki turdagi diffraktsiya panjaralari mavjud - Rudli panjara va Golografik panjara.
Boshqaruvli panjara boshqaruvchi dastgohdagi olmos shaklidagi asbob yordamida aks ettiruvchi yuzaga jismonan oluklarni chizish orqali, gologramma panjara esa ikkita UV nurlari yordamida interferentsiya naqshini yaratadigan interferentsion litografiya deb nomlanuvchi jarayon orqali ishlab chiqariladi.
Belgilangan panjaralar ma'lum to'lqin uzunliklari uchun yoqilishi mumkin va odatda golografik panjaralarga qaraganda yuqori samaradorlikka ega.
Golografik panjaralar odatda bir xil truba shakliga va oraliqlarga ega bo'ladi va ular optik tarzda ishlab chiqarilganligi sababli kamroq yorug'lik hosil qiladi.
3.5 Egalar
Namunalar odatda suyuqlikdir, lekin gazlar va qattiq moddalar ham sinovdan o'tkazilishi mumkin. Namunalar odatda kyuvet deb ataladigan shaffof hujayra ichiga joylashtiriladi. Ba'zi jihozlarda kyuvetlar o'rniga probirkalardan ham foydalanish mumkin.
Kyuvetani ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan material spektrometr qamrab oladigan spektral diapazonga bog'liq. Eritilgan silika yoki kvarts shishasi odatda ultrabinafsha nurlanishdan IQ hududlariga shaffof bo'lgani uchun ishlatiladi.
3.6 Detektorlar
Turli xil spektrometrlarda ishlatiladigan detektorlarning keng assortimenti mavjud va ba'zi tez-tez ishlatiladigan detektorlar fotoko'paytiruvchi naycha (PMT), fotodiod, fotodiod qatori, zaryad bilan bog'langan qurilma (CCD), bolometr va ko'p kanalli analizator (MCA).
3.7 Interfeys
Ko'pgina spektrometr tizimlari kompyuter bilan USB, RS-232 yoki Ethernet orqali ulanadi. Texnologik taraqqiyot bilan yangi tizimlar Wi-Fi va Bluetooth yordamida ma'lumotlarni simsiz uzatish imkoniyatiga ega.
3.8 dasturiy ta'minoti
Ko'pgina dasturiy ta'minot ma'lumotlarni yig'ish uchun spektrometrlardan foydalanish uchun amalga oshirilishi mumkin. Asbobni ishlab chiqaradigan ko'pgina kompaniyalar, shuningdek, ular ishlab chiqaradigan spektrometrga mos keladigan dasturiy ta'minotni taqdim etadilar. Masalan, StellarNet spektrometrlari SpectraWiz deb nomlanuvchi dasturlari bilan birga keladi.
Bunday tayyor dasturiy ta'minotning ustiga, boshqalar sizga o'z dasturingizni kodlash va yaratish, uni o'z ehtiyojlaringizga ko'ra sozlash imkonini beradi, ya'ni MS Excel va MATLAB uchun LabVIEW, Visual C, C#, VB, VBA.
4. Spektrometrlardan foydalanish
Spektrometrdan bir nechta foydalanish mavjud.
Masalan, 200-400 nm spektral diapazondan foydalanadigan, kengligi 200 mkm bo'lgan kirish tirqishi bilan o'rnatilgan, 2400 g/mm yivli gologramma panjara bilan va 2000 pikselli CCD detektori bilan o'rnatilgan UV spektrometri. organik molekulalardagi aralashmalar - masalan, benzol, ya'ni siklogeksanda uchraydigan keng tarqalgan nopoklik va uning mavjudligi spektrda 255 nm cho'qqisi bilan so'rilishi bilan osongina aniqlanishi mumkin.
5. Optik spektrometrlarning turlari
Optik spektrometrlarni ikki xil tasniflash mumkin. Birinchi usul ularning to'lqin uzunligi bo'yicha, ikkinchisi esa yorug'lik o'zaro ta'sir qilish xususiyatlariga bog'liq.
5.1 To'lqin uzunligi
5.1.1 Ultrabinafsha (UV)
UV spektroskopiyasi 200 - 400 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligidagi UV diapazonidagi yorug'lik namunaning qancha yorug'lik yutishini yoki aks ettirishini o'lchash va namunadagi elementlarning kontsentratsiyasini aniqlash uchun foydalanadi.
Namunadagi elektronlar asosiy holatdan yuqori energiya holatiga qo'zg'atiladi, chunki molekulalar ultrabinafsha nurlar tomonidan chiqarilgan energiyani o'zlashtiradi. Elektronlarning energiya miqdori ular yutishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunligi uzunligiga mutanosibdir.
Namuna identifikatsiyasi namuna UV nurini yutganda hosil bo'lgan spektrni ma'lum birikmalarning spektrlari bilan solishtirish orqali amalga oshiriladi.
UV spektrometri odatda deyteriy yoyi, ksenon yoyi yoki volfram halogen lampalaridan foydalanadi. Qo'llaniladigan panjara turi odatda gologramma panjara va ishlatiladigan detektor odatda PMT, fotodiod, fotodiod massivi yoki CCDdir. Detektorlar odatda 14 mkm dan 200 mm gacha piksel o'lchamiga ega.
UV spektrometri odatda materialshunoslik, sifat nazorati, neft-kimyo, oziq-ovqat va qishloq xo'jaligi, hayot fanlari, optik komponentlar va boshqalar kabi sohalarda qo'llaniladi.
Bundan tashqari, odatda aralashmalarni aniqlash, birikmada biron bir funktsional guruhning mavjudligi yoki yo'qligi, birikmalarni aniqlash, organik birikmalarning strukturasini aniqlash va boshqalar kabi ilovalarda qo'llaniladi.
5.1.2 Ko'rinadigan (VIS)
StellarNet VIS spektrometri
A VIS spektrometri UV spektrometri bilan bir xil ishlaydi, faqat u ultrabinafsha nurlar bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan birikmalarni aniqlash uchun elektromagnit spektrning ko'rinadigan hududidagi yorug'likdan, ya'ni 400 nm dan 700 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligidan foydalanadi.
Ushbu asbob namunadagi moddalar kontsentratsiyasini uning o'tkazuvchanligi yoki absorbsiya intensivligini o'lchash orqali ham aniqlashi mumkin.
Volfram halogeni, ksenon lampalar va LEDlar odatda VIS spektrometrida yorug'lik manbalari sifatida ishlatiladi.
U UV spektrometri bilan bir xil turdagi diffraksion panjara va detektordan foydalanadi. VIS spektrometri asosan UV spektrometri bilan bir xil sanoat va ilovalarda qo'llaniladi.
5.1.3 Infraqizil (IR)
StellarNet IR spektrometri
IQ spektrometri IQ spektrlaridagi materiallarni aniqlash uchun organik molekulaning IR nuri bilan tebranish o'tishlaridan foydalanadi.
IQ nuri 700 nm dan 1 mm gacha bo'lgan uchta qismga bo'linishi mumkin - yaqin, o'rta va uzoq infraqizil, bu ko'rinadigan spektrga bog'liq.
IQ o'rtasidan boshlab fotonlar faqat kovalent bog'langan atomlarda tebranish qo'zg'alishlarini keltirib chiqarishga qodir va energiyalar etarlicha katta bo'lmagani uchun elektronlarni qo'zg'atishga qodir emas.
Namuna infraqizil nurlanishni yutadi va energiya jihatidan bu tebranishlarga mos keladi. Bu birikmalarning yutilish spektrlarini qayd qilish imkonini beradi va spektrlar har bir birikmaga xosdir.
|
| |