P1100212

6

3 Z *

t 2 i r 4 ji| 6 r

Rys. 20.12. Schemat urządzeni i do absorpcyjnej analizy spektralnej a) / - źródło promfcaibwaDia; 2*Z - szczeliny wejściowa i wyjściowa; 3 - monochromatcr; 4 - kiuwa: S — detektor; 6 — plwanomctr; b) / — źródło promieniowania; 2,2' — szczeliny wejściowa i wyjłclowa: i — monoebromator; 4 — kuweta; 5 — detektor; 6 — wzmocnlKi; 7 — urządzenie rejestrujące

Rył. 20.13. Schemat absorpcyjnej analizy spektralnej, przyrząd dwu wiązkowy I - źródło promieniowania; 2,2' - szczeliny wejściowa i wyjściowa; 3 — raonoshromucr: 4 - kioweta z roztworem badanym; 4' - kiuwcta z rozpuszczalnikiem; 3,5’ - deteJtłoty; 6 — urządzenie pomiarowo

(albo odpowiednim roztworem porównawczym), a drugą roztworem badanej substancji. Do automatycznej rejestracji widma absorpcyjnego stosuje się głównie przyrządy dwowiązkowe.

Jako źródło promieniowania w spektrofotometrii używa się lampę wolframową diii zakresu widzialnego i lampę wodorową dla zakresu nadfioletowego.

Prawo Lamberta-Beera jest spełnione tylko w przypadku promieniowania monochromatycznego, dlatego w przyrządach są umieszczone różne monochromatwy. Mogą nimi być optyczne pryzmaty albo siatki dyfrakcyjne. W zakresie widzialnym stosuje się pryzmat szklany, a w nadfioletowym — pryzmat kwarcowy. Dla pryzmatów rozdzielczość widma w zakresie UV jest większa, a w kierunku fal dłuższych się zmniejsza. Siatka dyfrakcyjna ma natomiast jednakową zdolność rozdzielczą dlii wszystkich długości fali. Dlatego w zakresie UV jest lepiej stosować pryzmat, natomiast w c/ęści widzialnej widma - siatkę (patrz str. 194). Monochromator składa się ze szczeliny wstępnej, układu dyspersyjnego i szczeliny wyjściowej, j

Do detekcji promieniowania stosuje Się fotoogniwa (głównie selenowe), fotokomórki i fotopowidaca. Fotoogniwa i fotokomórki są używane w większości

przyrządów punktowych, zaś foto powielacze w przyrządach rejestrujących (dokładniej patrz str, 200).

Ze względu na zależność dyspersji pryzmatu cd długości fali szerokość wiązki promieni monochromatycznych zwiększa? się ze wzrostem długości fali. O wielkości stosowanej szczeliny wstępnej decyduje intensywność źródła i czułość detektora. Szerokość szczeliny trzeba dobrać jak najmniejszą, ponieważ od monochroma-tyczności promieniowania /.uleży rozdzielenie pasm absorpcyjnych i spełnienie prawa Lnrabcrta-Bcera. W przyrządach z automatyczną rejestracją szerokość szczeliny zmienia się automatycznie z długością fali tak, że fotometruje się praktycznie stalą szerokość wiązki. Jest ważne, aby w mon ochr amatorze światło rozproszone, które nakłada się na promieniowanie monochromatyczne, było jak najmniejsze. W dobrych przyrządach nic jest ono większe niż 1 %.

Podstawą działania układów dwuwiązkowych jest wyrównanie dwóch strumieni świetlnych do jednakowej intensywności. Wtedy galwcncmctr połączony z detektorem nic wykuzujc odchylenia. Wyrównanie intensywności dwu świetlnych promieni osiąga się za pomocą optycznej kompensacji urządzeniem osłabiającym. Stosuje się do tego celu klin szary, przesłonę szczeliny, sektor rotacyjny i inne (patrz dokładniej w rozdziale^— Przyrządy optyczne).

20.8.1. SPEKTROFOTOMETRY

Różnica między fotometrem i spektrofotometrem polega na tym. źc w fotometrach do otrzymania promieniowania monochromatycznego stosuje się tylko filtry, spektrofotometry zaś mają jako monochromatory pryzmaty i statki. Fotometry służą do pomiaru widn a tylko w zakresie światła widzialnego, natomiast spektrofotometry również w zakresie nadfioletu.

Rozróżnia się spektrofotometry jednowiązkowc i dwu wiąz k owe. Przyrządy jednowiązkowe są prostsze i stosuje się je głównie jako przyrządy wychyłcniowc. punktowe. Przyrządy dwuwiązkowe są głównie stosowane jako przyrządy saniotc-jcstnijące.

Podstawowe urządzenie w przyrządach jcdnowiązkowych jest w zasadzie jednakowe. Prąd fotoclcktryczny, powstały w detektorze (fotokemórka lub fotopo-wiclacz), ma wysokoomowy opornik (np. 2 000 Mfł), na którym powstaje spadek napięcia. Spadek napięcia kompensuje się napięciem z potencjometru. Jako przyrząd zerowy stosuje się jednokierunkowy zasilacz (z oporem początkowym ok. IO¹³ fi) z iniliamperomicrzcm. Potencjometr pomiarowy jest kalibrowany w procentach przepuszczalności (transmitancji) lub absorbancji. Inne pomocnicze potencjometry kompensują ciemny prąd fotokomórki i służą do nastawiania położenia zerowego. Duża czułość zasilacza umożliwia pracę z bardzo małą szerokością wiązki. Dokładność odczytu długości fali w przyrządach prostszych wynosi 0.1 -0,5 run.

W przyrządach dwuwiązkowych promieniowanie ze źródła dzieli się ca dwie wiązki za pomocą odpowiedniego układu optycznego (rys. 20.14). Jedna wiązka przechodzi przez kiuwctę z rozpuszczalnikiem (ślepa próba), a druga — przez kiu-wetę z roztworem badanym. Obie wiązki są przemiennie kierowane na wejściową szczelinę monochromatora. Większość przyrządów pracuje na zasadzie kompensacji elektrycznej z jednym detektorem. Tylko przyrządy szczególnie wysokiej klasy