Spektrofotometer

Spektrofotometer ( latinsk  spektrum - synligt, syn, andet græsk φῶς , genitiv φωτός - lys og μετρέω - jeg måler) - en enhed designet til at måle forholdet mellem to optiske strålingsstrømme , hvoraf den ene er en strøm, der falder ind på prøven under undersøgelse, den anden er det flow, der har oplevet en eller anden interaktion med prøven. Giver dig mulighed for at foretage målinger for forskellige bølgelængder af optisk stråling , henholdsvis som et resultat af målinger, opnås et spektrum af strømningsforhold.

Spektrofotometeret er det vigtigste instrument, der bruges i spektrofotometri . Anvendes typisk til at måle transmissionsspektre eller reflektansspektre for stråling. [1] .

Konstruktion

Figurerne viser to hovedskemaer af spektrofotometre, der måler den spektrale blændereflektans af en prøve i forhold til en arbejdsstandard med en kendt spektral karakteristik. Det er muligt at placere monokromatoren i en stråle af reflekteret lys fra prøven eller standarden, eller at belyse prøven og standarden med monokromatisk stråling efter monokromatoren.

For at forbedre måleydelsen og nøjagtigheden bruger moderne spektrofotometre også dobbelte monokromatorer .

Strukturelle skemaer

Der er to skemaer til konstruktion af spektrofotometre: i form af en kileformet plade og ved hjælp af et heterodyne skema til modtagelse af lysstråling .

Kileformet spektrofotometer

Spektrofotometeret er lavet i form af en kileformet plade, på den ene af overfladerne, hvis overflade er påført et tyndt, delvist transmissivt lag, og på den anden overflade er påført en reflekterende belægning, delvist transmitterende for lysstråling.

Funktionsprincippet for spektrofotometeret er baseret på registrering af interferenskanter af en stående lysbølge ved at projicere et billede af et system af interferensfrynser på lysfølsomme linealer. Samtidig adskiller signalbehandlingsmetoden sig kun fra traditionel Fourier-spektroskopi ved, at signaler ikke konverteres ved tidsmæssige, men ved rumlige frekvenser.

Spektrofotometeret har en høj støjimmunitet over for usammenhængende lysstråling.

Heterodyne-skema til modtagelse af lysstråling

I dette skema er spektrofotometeret udstyret med en anden laser med en strålingsfrekvens, der adskiller sig fra frekvensen af ​​den første laser ved frekvensen af ​​lysslaget[ angiv ] . I dette tilfælde dannes interferenskanter med praktisk talt samme periode d fra strålingen fra den anden laser[ afklar ] , og på et tyndt lag, som på en mixer, opstår der lette slag. De resulterende elektriske signaler optages og udsættes for en todimensionel Fourier-transformation.

Filtre

Kan bruges til tryk[ klargør ] følgende filtre :

  • POL er et polariserende filter. Bruges til at opnå et hypotetisk spektrum efter at malingen er hærdet.
  • D65 - bruges til at simulere en D65-strålingskilde.
  • UV-skæring - bruges til måling af den optiske tæthed af papirer, der bruger fluorescerende optiske blegemidler.
  • Nej - betegnelse[ hvor? ] Intet filter. Som regel[ klargør ] gennemsigtigt glas bruges til at beskytte spektrofotometret mod støv.

Strålingskilder

De vigtigste kilder til stråling er :

  • A (glødelampe lys, 2856 K)
  • C (indirekte sollys, 6774 K)
  • D (dagslys, 5000 K)
  • D65 (dagslys, 6500 K)
  • F11 (smalbåndet fluorescerende lys udsendt af Philips TL84-rør[ finish ] )

Optisk layout

Målingsgeometri

Den Internationale Kommission for Belysning anbefaler 4 forskellige geometrier til måling af reflektansspektret:

  • 45/0 (prøven er belyst af en eller flere lysstråler, hvis akser danner en vinkel på 45 ± 5° i forhold til normalen til prøvens overflade).
  • 0/45 (prøven belyses af en lysstråle, hvis akse danner en vinkel på højst 10° med normalen til prøven ).
  • D/0 (prøven er diffust belyst ved hjælp af en integrerende kugle. Den integrerende kugle kan have en hvilken som helst diameter, forudsat at det samlede areal af hullerne ikke overstiger 10 % af kuglens indre reflekterende overflade).
  • 0/D (prøven belyses af en lysstråle, hvis akse danner en vinkel på ikke mere end 10° med normalen til prøven . Den reflekterede flux opsamles ved hjælp af en integrerende kugle).

Ændring af grundlæggende målegeometrier

For at eliminere den spejlende komponent i højglansmaterialer placeres lysmodtageren i en vinkel på 8° i forhold til normalen, og en blændingsfælde er placeret over for den symmetrisk i forhold til normalen. Lys, der ikke rammer prøven i en vinkel på 8° (på grund af blændingsfælden), reflekteres ikke spekulært i retning af modtageren, derfor består strålen, der reflekteres af prøven, kun af diffust lys. I et sådant tilfælde bliver målegeometrien D/8 . Hvis spejlkomponenten er aktiveret, er betegnelsen for en sådan komponent D/8:i (fælden er lukket). Hvis den er deaktiveret, er målegeometrien angivet med D/8:e (fælde åben).

Ansøgning

Spektrofotometre kan fungere i forskellige bølgelængdeområder - fra ultraviolet til infrarødt . Afhængigt af dette har enhederne forskellige formål.

Anvendes i kolorimetri og spektralanalyse .

Det primære formål med spektrofotometre i trykkeriindustrien er nøjagtigt at linearisere og kalibrere printprocesser. Spektrofotometre giver spot- og automatiserede målinger for at skabe højkvalitets ICC-profiler .

Specifikation

  • Spektral opløsning er den mindst mulige bredde af spektret af optisk stråling, som er rettet til prøven under undersøgelse i spektrofotometeret. Udtrykt i bølgelængder [2] .
  • Spektral opløsning er en dimensionsløs størrelse svarende til forholdet mellem strålingsbølgelængden og spektralopløsningen ved denne bølgelængde [2] .
  • Spektralområdet er det område, inden for hvilket spektrofotometeret kan fungere. I de fleste tilfælde vurderer trykkeriindustrien spektret af lysstråling i det synlige bølgelængdeområde fra 380 til 730 nm. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at evaluere de ultraviolette og infrarøde komponenter i strålingen. Spektrofotometre måler kun emissionsspektret. Alle andre karakteristika betragtes ud fra spektraldata.
  • Konsistens mellem instrumenter er spredningen af ​​de målte værdier af den samme prøve målt af reference- og testinstrumentet.
  • Repeterbarhed refererer til nøjagtigheden af ​​målinger udført af de samme operatører på flere målinger med de samme instrumenter på de samme prøver.

Links

Noter

  1. ↑ Nikitin V. A. Spektrofotometer // Physical Encyclopedia / Ch. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4. - S. 626. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ 1 2 Nikitin V. A. Spektralinstrumenter // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M .: Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4. - S. 611-615. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .