Монохроматор

Монохроматор (диспергирующий элемент) разлагает излучение в спектр. Он определяет основные характеристики спектрального прибора: линейную дисперсию и разрешающую способность.

Линейное расстояние в фокальной плоскости прибора (∆ l) между двумя лучами с близкими длинами волн (λ₁ и λ₂), отнесенное к их разности, называется линейной дисперсией:

(4.11)

В практике часто используют величину, обратную линейной дисперсии: (D = 1/ D_l). Она обычно находится в пределах от 0,1 до 10,0 нм/мм. Линейная дисперсия прибора зависит от угловой дисперсии монохроматора, которую определяют как угловое расстояние ∆ φ между лучами с близкими длинами волн (λ₁ и λ₂), отнесенное к интервалу ∆λ:

(4.12)

Разрешающей способностью спектрального прибора называют его способность давать раздельное изображение двух спектральных линий с близкими длинами волн. Количественной характеристикой разрешающей способности прибора является отношение R = λ/∆λ, где ∆λ = (λ₁ – λ₂) – интервал, в котором линии λ₁ и λ₂ наблюдаются раздельно, а λ = (λ₁ + λ₂)/2 – средняя длина волны. Разрешающая способность обычных спектральных приборов лежит в интервале от 5000 до 50 000.

В качестве диспергирующего элемента используют призмы, дифракционные решетки и интерференционные устройства. Большое распространение в аналитической практике получили призменные спектральные приборы и приборы с дифракционной решеткой. В монохроматоре любой конструкции световой поток попадает сначала на входную щель. Затем с помощью системы линз (в призменных монохроматорах) или вогнутых зеркал (в решеточных) он превращается в параллельный. После выхода из диспергирующего устройства лучи различных длин волн фокусируют в фокальной плоскости с помощью линз или зеркал. Выходная щель, находящаяся в фокальной плоскости, вырезает световой поток малой спектральной ширины, длина волны которого определяется положением диспергирующего элемента. На рис. 4.6 приведена оптическая схема призменного спектрального прибора.

Рис. 4.6. Схема спектрального прибора

1 – входная щель; 2 – коллиматорный объектив; 3 – монохроматор;

4 – камерный объектив; 5 – фокальная плоскость камерного объектива.

Дифракционные решетки по сравнению с призмами имеют существенные достоинства: а) дисперсия света в дифракционной решетке не зависит от длины волны и разрешающая способность решетки значительно выше, чем призмы. Спектральный интервал, доступный для исследования, достаточно широк (от 200 до 1000 нм).

Дата добавления: 2015-07-08