Vzhľadom na otázku merania farby sa zložitosť vyskytuje pri výbere spektrofotometov.

Spektrofotometria: Zásady a vybavenie

Vzhľadom na otázku merania farby, chápeme, že farba je psychofyzikálnym pocitom vznikajúcim v ľudskom mozgu pod vplyvom farebného stimulu. Psychofyzikálny pocit však nie je možné merať.

Pochopenie farebného stimulu sálavého energie prenikajúce do oka, treba poznamenať, že táto energia je určená fyzikálnymi vlastnosťami vzorky a svetelným zdrojom. Vzorka má nehnuteľnosť na preskočenie alebo odrážanie svetla na neho padajúce na rôzne body spektra rôznymi spôsobmi. Toto je založené na princípe prevádzky spektrofotometra. S pomocou svetelného zdroja zabudovaného do zariadenia sa vzorka osvetľuje; Svetlo odrazené zo vzorky alebo zmeškané cez to sa analyzuje tak, že vzťah sa odrazený zo vzorky alebo prenášaný vzorkou svetlého toku na padajúci prietok v mnohých bodoch spektra. To znamená, že na výstupnej spektrálnej reflexie alebo prenosu, vyjadrený ako percento.

Okrem spektrálnej krivky však môže každý spektrofotometer predstavovať namerané dáta vo kolorimetrických súradniciach farby, napríklad v XYZ alebo CIE L * A * B *. Farba súradnice sa vypočítajú z koeficientu spektrálneho odrazu (prenos), spektrálneho rozdelenia energie zdroja osvetlenia a kriviek pridania štandardného pozorovateľa (odrážajúce vlastnosti ľudských očí). Z tohto dôvodu na meranie súradníc farieb musí spektrofotometer tiež špecifikovať zdroj osvetlenia (D50, D65, A, F11, atď.) A uhol pozorovania (2 alebo 10 stupňov). Farebný rozdiel medzi dvoma vzorkami je tradične definovaný ako vzdialenosť medzi ich farebnými súradnicami v farebnom priestore CIE L * A * B *.

Základné koncepty a definície

Ako už bolo uvedené, spôsob merania farby spektrofotometrom je spojený s rozkladom žiarivého toku nasmerovaného z predmetu do oka do spektrálnych zložiek a merania každej zložky oddelene.

Koeficient spektrálneho prenosu je určený postojom zmeškaného radiálneho prúdenia k padajúcemu prietoku vo vybranom úzkom spektrálnom intervale.

Koeficient reflexie spektrálneho otvoru je určený pomerom žiarivého toku odrazeného z objektu a odráža z perfektného reflexného difuzéra. (Ďalej, článok sa bude diskutovať len o prevádzke spektrofotometre na odrazu.) Perfektný reflexný difúzor je definovaný ako ideálny homogénny difuzér s odrazovým koeficientom rovným jedným.

Biely štandard

Neexistujú žiadne skutočné povrchy s vlastnosťami perfektného reflexného difúzora v prírode, avšak materiály v blízkosti vlastností, tzv. "Biele štandardy", ktoré sa používajú špeciálne metódy normalizované na ideálny difuzér s použitím špeciálnych metód. Hodnota koeficientu spektrálneho odrazu bielych noriem sa líši v závislosti od vlnovej dĺžky a uzavretej v rozsahu 0,970-0,985 vo viditeľnej časti spektra. Normy môžu byť vyrobené z oxidu horečnatého, síranu bárnatého alebo iných materiálov, môžu sa použiť aj keramické dlaždice. Hlavným problémom pracovných noriem je dlhodobo udržiavať reflexné vlastnosti.

V moderných spektrofotometre sa rozsah merania pokrýva oblasť od 360 do 750 nm s intervalom merania 10 nm. Koeficient spektrálneho odrazu je hladká krivka s niekoľkými maximami. Vo väčšine zariadení sa farba odrazená z vzorky disperguje s použitím difrakčnej mriežky a meria sa pomocou silikónovej diódovej línie.

Merať geometriu

Geometria merania určuje, ako je vzorka osvetlená a pozorovaná. Medzinárodná komisia pre osvetlenie odporúčame štyri rôzne geometrie:

1. 45/0. Vzorka sa osvetľuje jedným alebo viacerými svetelnými nosníkmi, ktorých osi sú uhlom 45 ± 5 ° v porovnaní s normálnym povrchom vzorky. Uhol medzi smerom pozorovania a normálnej vzorke by nemal presiahnuť 10 °. Uhol medzi osou osvetľovacieho nosníka a ktorýmkoľvek z jeho lúča by nemal presiahnuť 5 °. Rovnaké obmedzenia musia byť dodržané pre pozorovaný lúč.

2. 0/45. Vzorka je osvetlená svetelným lúčom, ktorej os je s normálnym uhlom k vzorke, nie je viac ako 10 °. Vzorka sa pozorovalo pod uhlom 45 ± 5 ° vzhľadom na normálnu. Uhol medzi osou osvetľovaného lúča a ktorýmkoľvek z jej lúča by nemal presiahnuť 5 °. Rovnaké obmedzenia musia byť dodržané pre pozorovaný lúč.

3. D./0. Vzorka je osvetlená difúzne s použitím integračnej gule. Uhol medzi normálnou vzorkou a osou banda pozorovania by nemal presiahnuť 10 °. Integračná guľa môže mať akýkoľvek priemer za predpokladu, že celková plocha otvorov nepresahuje 10% vnútorného odrazového povrchu gule. Uhol medzi osou pozorovaného nosníka a ktorýmkoľvek z jej lúča by nemal presiahnuť 5 °.

4. 0/ D.. Vzorka je osvetlená svetelným lúčom, ktorej os je s normálnym uhlom k vzorke, nie je viac ako 10 °. Odrazený prúd sa zhromažďuje pomocou integračnej gule. Uhol medzi osou osvetľovaného lúča a ktorýmkoľvek z jej lúča by nemal presiahnuť 5 °. Integračná guľa môže mať akýkoľvek priemer za predpokladu, že celková plocha otvorov nepresahuje 10% vnútorného odrazového povrchu gule.

Modifikácie hlavných typov spektrofotometov

V praxi sa v súčasnosti používajú iba dve geometria merania - 45/0 a D / 0. Dajte nám prebývať.

Spektrofotometre s geometrickou 45/0 patria do triedy lacného prenosného zariadenia a úspešne použitých technológov na ovládanie farby, meracie skúšobné váhy pre stavbu Profily ICC a vykonávať iné úlohy. Prvé spektrofotometre s takou geometriou mali jeden svetelný zdroj, potom sa objavili zariadenia s dvomi zdrojmi, umiestnené symetricky relatívne k normálu. Bolo však pozorované, že pri osvetlení vzoriek z rôznych strán merania farieb môže mať významné rozdiely. Na spriemerovanie týchto rozdielov sa spektrofotometre s kruhovým osvetlením vzorky použili s použitím zdroja vo forme kruhu. Navrhnuté skratku tejto geometrie merania - 45/0: S.. So všetkými jeho zásluhami majú takéto zariadenia významné obmedzenia používané: nemôžu byť merané metalizované materiály, ktoré zrkadlo odrážajú svetlo. Je zrejmé, že to isté platí pre vysoko lesklé materiály - čím vyšší lesk vzorky, tým vyššia chyba merania.

Tieto obmedzenia sa odstránia pri použití spektrofotometre s geometriou D / 0, pretože vzorka je osvetlená difúzna. Aby sa však eliminácia zrkadlovej zložky s vysokou šancou materiálov, je ľahký prijímač umiestnený v uhle 8 ° k normálu a lesk je inštalovaný symetricky vzhľadom na normálne, čo môže povoliť alebo eliminovať zodpovedajúci faktor. Predpokladá sa, že zrkadlový komponent odrazového koeficientu vzniká v dôsledku odrazu svetla lesklého povrchu.

Svetlo, ktoré nespadá do vzorky v uhle 8 ° (v dôsledku lesklej pasce), neodráža zrkadlo v smere prijímača, preto sa prietok odrazený vzorkou pozostáva len z difúzneho svetla. V tomto prípade sa geometria merania stane D / 8, a nie D / 0, a prítomnosť alebo neprítomnosť zrkadlovej zložky môže označiť ako D./8: i. (Pasca je uzavretá, zrkadlo je zapnuté) a D./8: e. (TRAP je otvorená, zrkadlový komponent je vylúčený). Integračná guľa je zvyčajne pokrytá síranom bárnatým, hoci sa môžu použiť aj iné materiály. Samozrejme podobnosť poťahových materiálov gule s bielymi štandardmi používanými na kalibráciu spektrofotometra. Do vzorky nezasiahlo svetlo emitované zdrojom, medzi ňou a vzorkou sa umiestni malá obrazovka, inak osvetlenie vzorky nebude difundovať. Väčšina z týchto drahých zariadení s vysokou triedou sa nevzťahujú na počet prenosných, najbežnejších priemerov plochy - 150 mm, hoci sú prenosné sférické spektrofotometre s sfér s priemerom 50 mm.

Two-Beam Spektrofotometer

Stabilita sférického spektrofotometra závisí od mnohých faktorov. Zmena intenzity svetelného zdroja, driftu elektroniky, starnutie povlaku integračnej gule znižuje presnosť zariadenia. Obchádzaním týchto problémov umožňuje dvojpodlažnú konštrukciu spektrofotometra. Princípom jeho práce je, že svetlo padajúce do vzorky a odrazené z nej je súčasne merané. To znamená, že zariadenie je kalibrované počas každého merania. To vám umožní dosiahnuť vynikajúcu stabilitu v práci a konzistencii niekoľkých zariadení tohto typu.

Zdroje svetla v spektrofotometre

Princíp prevádzky spektrofotometra znamená nezávislosť meraní na type zdroja svetla v zariadení, pretože meranie pomeru odrazených (zmeškaných) svetla na padajúce na vzorku. V súčasnej dobe sú široko používané dva zdroje svetla v spektrofotometre: kremenná halogénová žiarovka a impulzná xenónová lampa. Moderné spektrofotometre sú čoraz viac vybavené xenónovými impulzmi. Spektrálna distribúcia takýchto svietidiel sa ľahko prefiltruje na prehrávanie D65, zatiaľ čo halogénové žiarovky produkujú žiarenie v blízkosti zdroja A. To znamená, že halogénové žiarovky majú nedostatočné žiarenie v UV oblasti, čo neumožňuje správne odhadnúť farbu materiálov Fluorescenčné bieliace prísady.

Takéto látky absorbujú energiu v UV oblasti a vyžarujú ho v modrej oblasti viditeľného spektra, ktorá kompenzuje prirodzenú žltosť materiálu. Môžete merať farbu fluorescenčného materiálu osvetľovaním vzorky so svetelným napodobňovaním D65, ktorý má dostatočnú UV zložku žiarenia. Je zrejmé, že je možné odhadnúť prítomnosť a vplyv bieliacich prísad, porovnanie spektrálnych odrazových kriviek vzorky osvetlené xenónovým žiarením pre UV filter, ktorý odreže UV žiarenie bez neho.

Preto je možné dospieť k záveru, že pri výbere spektrofotometra, optické vlastnosti materiálov, ktoré sa majú merať, a v súlade s nimi, používajú zariadenie s určitou geometriou žiarenia a svetelným zdrojom.

Prečo potrebujete spektrofotometer?

Spektrofotometer (napríklad v 1200) je zariadenie, ktoré meria stupeň absorpcie svetelného prúdu monochromatického spektra. Na úkor jej vlastností štruktúry vám umožní získať najpresnejšie údaje, pretože faktory bezvýznamné pre výskum neovplyvňujú výsledok. Je nakonfigurovaný na určitú citlivosť a detail.

Aké sú ich časti vybavené?

Ak chcete začať, je potrebné povedať, že existujú dva odrody fotometra: jeden a dvoj-lúč. S prvou sa získajú skutočné indikátory vzoriek a použitie druhého poskytuje možnosť porovnávacej analýzy s ľubovoľným odkazom. Na základe hlavného smeru laboratória Vyberte si Špecifický model Zariadenia.

Všeobecne platí, že spektrofotometre sú potrebné na výpočet koncentrácie určitých látok v roztoku, ich hustote, určujúcu štruktúru inklúzií, schopností a rýchlosti zmeny indikátorov pri modifikácii kompozície, identifikovať nečistoty atď. Často sa používajú na presne klasifikovať farby , spektrálna analýza. Vzhľadom na širokú škálu schopností sa spektrofotometre používajú v rôznych oblastiach:

• tlač;
• medicína;
• chémia;
• biológia;
• astrológia atď.

Najčastejšie sú inštalované vo výskumných a priemyselných laboratóriách. Prenosné zariadenia Získanie pre poľný výskum, personálne obsadenie mobilného vzduchu, vody, analýzy pôdy a pôdnych bodov atď. Stacionárne majú veľké rozmery, ale významnú funkčnosť, a preto sú vynikajúce pre tie laboratóriá, kde sa pravidelne vykonáva aj veľmi zložitý výskum. V tomto prípade im umožňuje vysoká rýchlosť získavania výsledkov, aby boli zavedené do výrobných liniek.

Praktické aplikácie spektrofotometre sa nachádzajú pri farbení zodpovedajúcich kompozícií pre typografické aktivity, maľovanie automobilov a rôznych interiérových položiek. Požadovaný model môžete nájsť a kúpiť v našom obchode. Skúsení poradcovia vás vyberú skvelú možnosť pre akýkoľvek rozpočet a úlohy.

Prietokové vzťahy. Zvyčajne sa používa na meranie spektra prevodovky alebo spektra emisií. Spektrofotometer je hlavné zariadenie používané v spektrofotometrie.

Encyklopedic YouTube.

1 / 1

Úvod do spektrofotometrie

Titulky

V tomto videu chcem hovoriť o spektrofotometrii. Budem písať tento termín. "Spektrofotometria" znie pomerne ťažké, ale v skutočnosti je založená na veľmi jednoduchom princípe. Nech máme, povedzme, dva roztoky, ktoré obsahujú určitú rozpustenú látku. Nazývame prvé riešenie s jedným a druhým s riešením dvoch. Predpokladajme tiež, že naše mennosi majú rovnakú šírku. Teraz nechať, povedzme, riešenie 1 ... Uložiť číslo 1 a číslo 2. Teraz povedzme, že v riešení 1 menej rozpustená látka. Toto ... je hladina vody. Takže existuje menšia látka. Nech je roztok žltý, alebo ju vnímame žltú. Takže existuje menšia látka. Povedzme, že v roztoku je číslo 2 väčšie ako rozpustená látka. Takže, viac tu. Trasím to ťažšie umiestnené linky. Koncentrácia rozpustenej látky je tu vyššia. Stránka: Vyššia koncentrácia. Dobre. A tu viac ... nižšia koncentrácia. Teraz poďme premýšľať o tom, čo sa stane, ak sme nasmerovali svetlo cez každú z týchto minút. Predpokladajme, že ich rozsvietime svetlom s vlnovou dĺžkou, ktorá je obzvlášť citlivá na látku, ktorú sme tam rozpustili. Vo všeobecnosti poviem. Predstavte si, že mám určitú intenzitu. Poďme jednoducho zavolať intenzitu incidentov. Označujú ju i0. Toto je určitá intenzita. Čo sa stane, keď sa svetlo vyjde na druhú stranu tohto minzu? Niektoré časti sa bude absorbovať. Niektoré z tohto svetla Špecifické frekvencie Bude absorbovať našimi malými molekulami v Minzur. A v dôsledku toho bude na druhej strane menej svetla. Zvlášť menšie na týchto frekvenciách, na ktorých budú tieto molekuly v roztoku absorbovať svetlo. Na druhej strane budete mať menej svetla. Svetlo ... Svetlo bude menej. Navrhujem to i1. Teraz v tejto situácii, ak stratíme riešenie s rovnakým množstvom svetla, to znamená I0. Malo by to byť šípka, zlyhala. A rovnaké množstvo svetla, rovnaká hodnota I0. Ak sme nasmerujú rovnaké množstvo svetla do tejto Menzurky, rovnakej sumy, rovnakej intenzity svetla, čo sa stane? Tieto špecifické frekvencie svetla sa vstrebávajú silnejšie, keď svetlo prechádza cez tento menzur. Jednoducho sa narazí na veľký počet molekúl kvôli tomu, že existuje vyššia koncentrácia. Svetlo, ktoré vychádza z riešenia s vyššou koncentráciou ... budem indikovať svoju intenzitu I2. Tu bude nižšia intenzita posledného svetla ako tu. V tomto prípade bude mať I2 nízku intenzitu a bude to menej ako I1. Dúfam, že je to pochopiteľné. Tieto svetelné fotóny, ako si dokážete predstaviť, sa prechádzajú do väčšieho počtu molekúl. Budú absorbované veľkým počtom molekúl. Z tohto dôvodu bude menej ako oni v porovnaní s tými, kvôli tomu, že existuje menšia koncentrácia. Je tiež spravodlivý, ak Menzurka bola hrubšia. Vidieť. Kreslenie ďalšieho minzour. Iné Menzurka, ktoré napríklad dvakrát širšie ... dvakrát širšie ... a nechať to byť riešením s rovnakou koncentráciou, ako v Menzurke na čísle 2. Pridelíme ho číslo 3. Je to rovnaké Koncentrácia ako v miestnosti 2. Pokúsim sa to urobiť podobne. A tu poslali niektoré svetlo. Všeobecne platí, že sa chcete zamerať na frekvencie, ktoré sú najviac absorbované. Predstavte si, že tu svieti, že tu svieti. Máte rovnaké svetlo, ktoré prešiel tým, že vyjde. To je to, čo skutočne vidíte. Tak to je I3 tu, a čo si myslíte, že sa stane? Riešenie s rovnakou koncentráciou, ale toto svetlo prešlo väčšiu cestu v rovnakej koncentrácii. A opäť bude čeliť veľkému počtu molekúl a bude absorbovaný silnejší. Takže menej svetlo prejde. Takže I2 je menšie ako I1 a I3 bude všeobecne najmenší. Ak ste sa pozreli na prechádzajúce svetlo, bolo by tu niekoľko vecí, bolo by to tu o niečo viac svetla, a tu by to bolo najviac svetlo. Ak ste sa na neho pozreli, ak si tu dal oči (toto ... Je to riasy), tu, potom tu by ste videli najjasnejšie svetlo. Tu najviac svetlo zadá vaše oko. Tam bude trochu tmavšia farba, a tu bude najtemnejšia farba. Je to úplne logické. Ak sa niečo rozpustí, ak rozpustite malú časť niečoho vo vode, takže zostáva dosť transparentná. Ak rozpustíte veľké množstvo určitej látky vo vode, bude to menej transparentné. Ak je plavidlo, v ktorom je rozpustení, alebo minzur, ktorý ste urobili, je významne dlhšie, potom bude voda ešte menej transparentná. Dúfam, že vám to dáva pochopenie spektrofotometrie. Takže ďalšia otázka je: aký druh prospechu? Prečo ma vôbec vzrušuje? V skutočnosti by ste mohli v praxi využiť tieto informácie. Môžete vidieť, koľko svetla prešiel vo vzťahu k tomu, koľko ste boli odoslaní na určenie koncentrácie riešenia. Preto o tom hovoríme v lekcii chémie. Predtým, než to urobíme (ukážem vám príklad v nasledujúcom jazyku videa), dovoľte mi poskytnúť definíciu niektorých pojmov týkajúcich sa metód merania koncentrácie alebo metód na meranie, koľko svetla prešlo v závislosti od toho, koľko to bolo nasmerované . Prvá koncepcia, ktorú definuje, je pomer priepustnosti. Píšme. Takže ľudia, ktorí dali definíciu, povedali: "Viete, máme záujem o to, koľko svetla prešlo v porovnaní s tým, koľko spadol." Určite priepustnosť ako pomer intenzity, ktorý prechádza ... (v tomto príklade, že prenosový koeficient 1 bude intenzita, ktorá prešla na intenzitu, ktorá padla. Tu je prevodový pomer - to je intenzita, ktorá vyšla, Rozdelené na intenzitu, ktorá padla. Ako vidíme, bude to menej. I2 je menší ako I1. Tam bude menšia šírka pásma ako v riešení číslo 1. Zavolajte to šírku pásma 2. Toto je pomer priepustnosti 3. Toto je svetlo, ktoré vychádza, ktoré prechádza, vo vzťahu k svetlu, ktorý padá. Toto je najmenšie číslo, ide o to, a to je toto. Takže tu budeme mať najmenšiu priepustnosť. Tu najmenšia transparentnosť, Toto je toto, pre ňu tu. Teraz je ďalší termín, ktorý je do určitej miery odvodený, ale nie v matematickom zmysle, to jednoducho preteká z prenosu a uvidíme že má zaujímavé vlastnosti. Toto je optická hustota. Píšeme. Tu sa pokúsime určiť, ako dobre látka absorbuje svetlo. Toto je miera toho, ako dobre svetlo prechádza. Veľké čísla hovoria, že prenos je vysoký. Ale optická hustota ukazuje, ako dobre látka absorbuje. Takže toto je niečo opačné. Ak je prenos látky dobrý, to znamená, že sa absorbuje zle, to znamená, že nie je schopný silne absorbovať. Ak látka dobre absorbuje, to znamená, že chýba zle. Optická hustota je tu tu. Je definovaný ako negatívny logaritmus koeficientu prenosu. Jasný? Tento logaritmus sa berú pod základňou 10. Alebo môžete predpokladať, že prevodový pomer, ktorý ste už identifikovali ako negatívny logaritmus zo svetelného vzťahu, ktorý prešiel ..., ktorý prešiel do svetla ... k svetlu padajúcemu na Menzur. Ale najjednoduchší spôsob je, aby sa negatívny logaritmus z priepustnosti. Ak je koeficient prenosu veľký počet, optická hustota je malá, ktorá je logická. Ak je veľa svetla preskočí, hodnota optickej hustoty bude veľmi malá, znamená to, že takmer nič nie je absorbované. Ak je koeficient prenosu vyjadrený malým číslom, potom to znamená, že sa veľa absorbuje. Tak to bude naozaj veľké číslo. To nám dáva negatívny logaritmus. Existuje ešte jeden zaujímavá vec Súvisiace s touto témou. Toto je zákon Bera-Lambert, ktorý by ste mohli skontrolovať. Bera-lambert. V skutočnosti ho použijeme v nasledujúcom jazyku videa, Bera-Lambert. V skutočnosti nepoznám históriu otvorenia tohto zákona. Som si istý, že má niekoho o mene názvu BER (Listy. Pivo), vždy som si predstavoval, že jeho objavovač prešiel svetlom cez pivo. Zákon BERERA-LAMBERT nám hovorí, že optická hustota je proporcionálne ... Musím to napísať tak ... Optická hustota je úmerná ... proporcionálne (to ukazuje, ako by sa rozsvieti svetlo v riešení). , Je úmerná dĺžke dráhy vynásobená koncentráciou. Zvyčajne používame molaritu na expresiu koncentrácie. Inými slovami, možno povedať, že optická hustota je rovnaká ako konštantná, zvyčajne označovaná malým písmenom EPSILON, ako je tento. A záleží na riešení alebo rozpustnej látkovej štúdii, ktorú tu máme, teplota, tlak a iné podobné faktory. Je rovná nejakej konštante vynásobenej dĺžkou priechodu svetla v roztoku a koncentráciou roztoku. Dovoľte mi, aby som objasnil povedal. Táto hodnota tu je koncentrácia. Znamenie: Koncentrácia. Dôvodom, prečo je to veľmi užitočné, je to, že ak máte nejakú vzorku so známym koncentráciou ... ak existuje nejaká vzorka s koncentráciou, ktorú poznáte ... dovoliť ... dovoľte, aby som tu nakreslil tu. Toto je naša koncentrácia osi. Zaregistrujte sa. Miešame ho v jednotkách ... Koncentrácia ... Sme merať ho v jednotkách ... v jednotkách molára. Predstavte si, že molarity začína poškriabaním. Trvá to hodnoty, dobre, 0, 0,1; 0,2; 0,3 a tak ďalej. Tu merať optickú hustotu, pozdĺž vertikálnej osi. Merať optickú hustotu. Páči sa ti to. Teraz si predstavte, že máte nejaké riešenie a poznáte koncentráciu, viete, že jeho molárna koncentrácia je 0,1. Dovoľte mi, aby som označil molartu listu M. Meriate jeho optickú hustotu a jednoducho tu získate číslo. Takže meranie optickej hustoty a získajte jeho optickú hustotu. Toto je nízka koncentrácia, roztok sa mierne absorbuje. Dostanete, povedzme, niektoré číslo tu. Napríklad 0,25. A potom povedzme, že si vezmete ďalšiu známu koncentráciu, povedzme, s modlitbou 0.2. A hovoríte: "Oh, pozri, tu je optická hustota 0,5". Nechaj ma označiť inou farbou. Roztok má tu optickú hustotu, ktorá sa rovná 0,5. Musím dať 0 vpredu: 0,5 a 0,25. To vám povie, že je to lineárna závislosť. Takže pre akúkoľvek koncentráciu bude optická hustota na priamke. Ak chcete malý výlet na algebru, potom Epsilon skutočne charakterizuje svah tohto priameho EPSILON, vynásobený dĺžkou, bude svah. Nechcem veľa zmiasť. Je však dôležité pochopiť, že tu budete mať priamku. Tu je. Tu je ... Dôvodom pre jej užitočnosť je, že môžete použiť veľmi malú časť algebry nájsť rovnicu rovno. Alebo sa môžete len pozerať vo forme grafu a povedzte: "Dobre, mal som dve známe koncentrácie a bolo možné určiť optickú hustotu, pretože viem lineárnu závislosť vyjadrenú BERERA-LAMBERTOVOM PRÁVOM." Ak ste práve pokračovali v vykonávaní meraní, potom by všetky hodnoty boli umiestnené pozdĺž tejto priamky. Potom môžete vyriešiť inverznú úlohu. To znamená, že vykonávať merania pre niektoré neznáme koncentrácie. Môžete určiť jeho optickú hustotu. Predstavme si, že existuje nejaká neznáma koncentrácia, a ste zistili, že jeho optická hustota je tu. Povedzme, 0.4, to znamená, že roztok má optickú hustotu 0,4. Potom môžete jednoducho ísť na to rovno, a poviete: "Vynikajúce, potom by mala byť koncentrácia látky podľa štúdia v numerickom vyjadrení." Potom by ste to mohli merať, alebo môžete definovať jeho algebrane. Takže je veľmi blízko k múritu 0,2 alebo o niečo menej ako molartu 0,2. Praktický príklad budeme analyzovať v nasledujúcom video tutoriáli. Titulky komunity Amara.org

Žiadosť

Spektrofotometre môžu pracovať v rôznych rozsahoch vlnových dĺžok - od ultrafialového na infračervené. V závislosti od toho majú zariadenia iný účel.

Účel

Hlavným účelom spektrofotometre v tlačiarenskom priemysle je vykonanie presnej linearizácie a kalibrácie tlačových procesov. Spektrofotometre poskytujú schopnosť vykonávať bodové a automatizované merania na vytvorenie vysoko kvalitných profilov ICC.

Dizajn

Obrázky obsahujú dva hlavné schémy spektrofotometre, ktoré merajú koeficient spektrálneho clonu odrazu tohto objektu vzhľadom na pracovný štandard so známym spektrálnym charakteristikou:

Spektrálny rozlíšenie - bezrozmerná hodnota rovnajúca sa pomeru radiačnej vlnovej dĺžky na spektrálne rozlíšenie pri tejto vlnovej dĺžke.

Spektrálny rozsah Tento rozsah, v ktorom môže spektrofotometer pracovať. Pre väčšinu prípadov v tlači sa rozsah svetelného žiarenia odhaduje na viditeľnej vlnovej dĺžke rozsahu od 380 do 730 nm. V niektorých prípadoch je potrebné oceniť ultrafialové a infračervené zložky žiarenia. Spektrofotometre sa merajú len emisným spektrom. Všetky ostatné charakteristiky sú posudzované spektrálnymi údajmi.

Interfactor konzistencia - Toto je rozptyl nameraných hodnôt tej istej vzorky meranej s použitím referencie a štúdie prístroja.

Opakovateľnosť Určuje presnosť meraní, ktoré vykonávajú rovnaké prevádzkovatelia s niekoľkými meraniami rovnakých nástrojov rovnakých vzoriek.

Vybavenie pre fotometrické merania.

Pre fotometrické merania sa používajú dve veľké skupiny prístrojov: fotocolorimetre a spektrofotometre. V kolorimetroch sú potrebné spektrálne rozsahy zvýraznené pomocou svetlých filtrov, ktoré obmedzujú profily spektra, v ktorých sa môžu uskutočniť merania. V spektrofotometre sú profitové profitové úseky uvoľnené s použitím hranolov alebo difrakčných roštov, čo vám umožňuje nainštalovať akúkoľvek vlnovú dĺžku v danom rozsahu.

Špecifický postup operácií pri meraní optickej hustoty alebo prenosu závisí od konštrukcie spektrofotometra alebo kolorimetra.

Základné zásady však zostávajú nezmenené. Po prvé, požadovaná vlnová dĺžka je nastavená, pri výbere svetelného filtra na kolorimetri alebo otáčajúcu zodpovedajúcu rukoväť na spektrofotometri. Potom nastaviť nulu. Aby ste to urobili, prietok svetla sa umiestni do štandardného roztoku. Zmena šírky štrbiny, uistite sa, že čítanie prístroja zodpovedajú veľkosti poskytnuté inštrukciou. V ďalšom kroku sa štandardný roztok nahradí testom a produkuje odpočítavanie optickej hustoty alebo prenosu.

Moderné spektrofotometre umožňujú pracovať s vysoko monochromatickým prúdom žiarenia. Používajú sa na analýzu koncentrácie a pri štúdiu absorpčného spektra látok.

Zariadenie a princíp účinku spektrofotometra.Štrukturálna schéma spektrofotometra môže byť reprezentovaná ako nasledujúce hlavné bloky:

zdrojové svetlo, monochromátor, ceulačný priestor, fotobunka, nahrávacie zariadenie.

Ľahký lúč zo svetelného zdroja vstupuje do monochromátora cez vstupnú štrbinu a rozkladá difrakčnou mriežkou alebo hranolom v spektre. V monochromatickom žiarení prichádzajúcej z výstupnej štrbiny na celutárnej priehradke sa kontrolné a testovacie vzorky zavádzajú striedavo. Žiarenie prešlo cez kyvete vstupuje do fotobunky, ktorá konvertuje svetelnú energiu na elektrickú. Elektrický signál sa potom zvýši a registroval.

Monochromátori.Monochromátor je optický systém, ktorý vyžaruje žiarenie určitej vlnovej dĺžky z celého spektra zdroja svetla. To je zvyčajne hranol, rôznymi spôsobmi, refraktovanie svetlo rôznych vlnových dĺžok, alebo difrakčné rošty. V viditeľnom regióne sa používajú konvenčné sklenené hranoly, ale v ultrafialovej oblasti nie sú vhodné, pretože sklo začína absorbovať už na λ< 400 нм, поэтому призмы делают из кварца.

Difrakčné mriežky sa používajú aj ako monochromátori, ktoré sú rovinnou rovnobežnou doskou s rovnobežnými čiarami - drážky aplikované na ňom. Biele svetlo v dôsledku difrakcie na paralelných drážok sa rozkladá do kontinuálneho spektra. Zvyčajne, v monochromátoroch, svetelný lúč s určitým rozsahom vlnových dĺžok sa rozlišuje s hranolom a potom ho znova rozloží mriežkou. Takže striktne monochromatické svetlo. Hlavnou výhodou difrakčných tokov je, že je možné zvýšiť ich rozlíšenie, pretože je priamo úmerná hustotou čiar. Okrem toho, v celej rozmedzí vlnovej dĺžky majú difrakčné mriežky lineárny rozlíšenie, zatiaľ čo rozlíšenie hranolového monochromátora so zvýšením vlnovej dĺžky klesá.

Kyvety.Štúdia pod látkou sa rozpustí vo vhodnom roztoku a umiestni sa do opticky transparentnej nádoby na meranie - kyveta.Zvyčajne Cuveker drží bunky pre štyri kyvety. Pretože sklo absorbuje ultrafialové svetlo, na meranie v oblasti ultrafialového spektra používa Quartz kyvety. Pre merania vo viditeľnej oblasti sa môžu použiť plastové alebo sklenené kyvety. Pri práci s prchavými alebo chemicky účinnými látkami sú kyvety pokryté krytmi.

Vzhľadom k tomu, kyveta umiestnená v spektrofotometri sa stáva neoddeliteľnou súčasťou svojho optického systému, musí sa zaobchádzať veľmi opatrne. Škrabance a nečistoty na stenách kyvety silne rozptýlite a absorbujú svetlo, skresľujú výsledky merania. To je dôležité najmä zapamätať si pri práci v oblasti ultrafialového priestoru. Cuvety môžu byť utierané mäkkými tkanivami, ako je bavlna. Na tieto účely sa neodporúča používať filtračný papier. Vzhľadom k tomu, organické molekuly sa absorbujú v oblasti ultrafialovej oblasti, v žiadnom prípade sa nedá dotknúť optických (priehľadných) stien kyvety. Riešenie je lepšie naliať do kyvety, pričom ho vložte do Cuvenker pred odhlásením zo zariadenia. Cuvettes sú dosť krehké, najmä kremeň, takže je potrebné s nimi starostlivo spolupracovať, neumožňuje mechanické poškodenie.

Obsah kyvety by mal byť homogénny - to predpoklad získať reprodukovateľné údaje. Je potrebné zabezpečiť, aby sa riešenie nebolo zablokované. Najmä rušiť merania vzduchových bublín, ktoré sú veľmi rastúce rozptyl. Je nemožné naliať veľmi studený roztok do kyvety, pretože na vonkajších stenách, kyvica kondenzuje páry vzduchu a steny sa stávajú nepriehľadnými.

Ak sú culy kontaminované cudzími nečistotami, mali by byť prepláchnuté destilovanou vodou a (alebo) rozpúšťadlom, v ktorom bola testovaná látka rozpustená. Cuvettes sa dajú umývať mäkkými detergentmi. Neodporúča sa umyť kyvety koncentrovanými kyselinami alebo zásadmi, ako aj iné leptačné činidlá.

Sucety musia byť naplnené na takú úroveň tak, aby prúd žiarenia prešiel výlučne cez vrstvu roztoku. Najčastejšie sa kyvety používajú s optickými cestami 1 cm, ktoré sú zvyčajne naleje 2,5 až 3 ml roztoku. Do takýchto kyviet sú 4-5 ml, ale naplnia ich úplne len vtedy, keď je to potrebné. K dispozícii sú kyvety s optickou dráhou 50, 20, 5, 2 a 1 mm.

Fotografie bunky.Fotografovanie premeny svetelnú energiu do elektrickej energie. Elektrický signál sa potom zvýši a registroval.

Fotóny, bombardovanie povrchu fotobunky, z neho vyrazia elektróny, ktorých počet je úmerný intenzite svetla. Tieto elektróny lietajú do pozitívnej elektródy. Výsledkom je, že elektrický prúd dochádza v uzavretom reťazci, ktorý je registrovaný na poklesom napätia v rezistencii v tomto reťazci. Napätie môže byť posilnené a po kompenzácii takéhoto signálu s potenciometrom, oddelené v jednotkách absorpcie, absorpcia vzorky sa priamo zaznamenáva na snímač.

Photomakers sú zvyčajne citlivejšie ako jednoduché foto-bunky.

Je to spôsobené tým, že elektróny lietajúce z fotosenzitívnej vrstvy sa urýchľujú vysoké napätieA v dôsledku kolízií v plyne vyskytujú sekundárne elektróny, čo vedie k zvýšeniu prúdu.

Šírka štrbiny.Veľkosť štrbiny závisí od rozsahu vlnových dĺžok padajúcich na vzorku. Na získanie spoľahlivých výsledkov je preto potrebné pracovať s minimálne úzkymi pre tieto podmienky experimentu medzery. Ak je medzera vybratá správne, potom, keď sa zmení, dvojnásobok čítania prístroja sa nezmenia.

Počas posledných 20 rokov sa miniatúrne optické spektrometre prestali byť nezvyčajné a obrátili sa na pracovný nástroj väčšiny profesionálov. Ľudia ocenili výhodu malých veľkostí v kombinácii s množstvom príslušenstva pre vzorky.

Hlavnou funkciou spektrometra je registrácia a akumulácia spektra svetla, digitalizácia výsledného signálu v závislosti od vlnovej dĺžky a následnej analýzy pomocou PC. V prvej fáze, svetlo, prechádzajúce optické vlákno, vstupuje do spektrometra, a to prostredníctvom úzkej clony, známej ako vstupný slot. Objektív Vignettes svetlo pri vstupe do spektrometra. Vo väčšine spektrometrov sa rozptýlené svetlo potom kolípuje s konkávnym zrkadlom a je odoslaná na difrakčnú mriežku. Grille rozptýli zložky spektra za mierne odlišných uhlov, ktoré sú potom zamerané druhým konkávnym zrkadlom na detektore. Alternatívne môžete použiť konkávkovú holografickú mriežku na implementáciu všetkých troch funkcií spektrometra súčasne. Táto možnosť má svoje výhody a nevýhody, ktoré budú ďalej diskutované.

Akonáhle svetlo vstupuje do detektora, fotóny svetla sa konvertujú na elektróny, ktoré potom cez USB port (alebo sériový port prenosu dát) zaregistrovať do PC. Program vytvára interpoláciu signálu v závislosti od počtu pixelov v detektore a lineárnej disperzii difrakčného mriežky, aby sa uskutočnila kalibrácia, ktorá vám umožňuje čerpať rozvodový harmonogram pre vlnové dĺžky v spektre. Tieto údaje sa potom môžu použiť v mnohých spektrálnych štúdiách, z ktorých niektoré budú ďalej. Nasledujúce časti vysvetľuje prevádzku spektrometra a interakcie jeho zložiek. Po prvé, zvážte každý komponent samostatne, aby ste pochopili spektrometer, potom prediskutujte nastavenia a funkčnosť. Dotkujeme sa tiež príslušenstva, ktoré využívajú spektrometer efektívnejší.

Spektrometer. Časť 1. Shchel

Všeobecný

Spektrometer je vizualizačný systém, ktorý distribuuje množstvo monochromatických snímok v rovine detektora (cez vstupnú štrbinu). Prevádzkové charakteristiky spektrometra závisia od vstupnej štrbiny, pretože nastavuje veľkosť svetelného toku, ktorý patrí na optickú časť. Spektrálne povolenie závisí od toho, ďalšie dôležité faktory sú tiež frekvenciou difrakčných mriežkových ťahov a veľkosti detektorových pixelov.

Optické rozlíšenie a šírka pásma spektrometra sú úplne závislé od parametrov medzery. Svetlo vstupuje do spektrometra cez optické vlákno alebo šošovky zamerané na zohľadnenie nastavenia slotu. Uhol divergencie svetla, ktorý padá vo vnútri svetla závisí od štrbiny.

Sloty môžu mať inú šírku - od 5 mkm do 800mkm a ďalšie, výška štrbiny je 1 mm (štandard) - 2 mm. Výber veľkosti vstupnej medzery je dôležitou otázkou, pretože je nakonfigurovaný a inštalovaný v spektrometri len kvalifikovaným odborníkom.

Spektrometre v podstate používajú štrbiny 10, 25, 50, 100, 200 um široká atď. V systémoch, ktoré používajú optické vlákna na napájanie svetelného lúča, veľkosť vláknitého balíka sa zhoduje s veľkosťou vstupnej štrbiny. To zvyčajne znižuje rozptyl svetla a zvyšuje šírku pásma zariadenia.

Technické detaily

Hlavným účelom vstupnej štrbiny spočíva v jasnom pridelení objektu na umiestnenie na optickej tabuľke. Rozmery (šírka (WS) a výška (HS)) vstupnej štrbiny sú kľúčovým faktorom, ktorý ovplyvňuje šírku pásma spektrometra. Z šírky obrazu v prívode závisí od spektrálneho rozlíšenia zariadenia, ak presahuje šírku pixelu v detektore. A šírku pásma a rozlíšenie spektrometra by malo byť vyvážené výberom správnej šírky vstupnej štrbiny.
Šírka obrazu vstupnej štrbiny (WI) môže byť vypočítaná vzorcom:

W i \u003d (m 2? S 2 + W o 2) 1/2,
Rovnica 1-1.

kde m je zvýšenie optickej tabuľky v závislosti od pomeru ohniskovej vzdialenosti zaostrenia zrkadla a ohnisková vzdialenosť kolimatívneho zrkadla, WS je šírka vstupnej štrbiny a w o je zvýšenie obrazu na optické časť. Pri vhodnom rozlíšení musí byť šírka vstupnej štrbiny čo najviac na zvýšenie šírky pásma spektrografu.

Pre štandardnú optickú schému čierneho Terner W o, je to asi niekoľko desiatok mikrónov, zníženie šírky vstupnej štrbiny pod zadanou hodnotou nevedie k výraznému zvýšeniu rozlíšenia spektrometra. Axiálne optické tabuľky umožňujú výrazne znížiť indikátor W o, poskytuje presnejšie spektrálne rozlíšenie. Ďalším obmedzujúcim faktorom pre spektrálne rozlíšenie je šírka pixelov (W p) detektora. Zníženie indikátora W I nižšie W p nevedie k zvýšeniu spektrálnych rozlíšení.

Časť 2. Difrakčný rošt

Všeobecný

Difrakčná mriežka tvorí spektrum ľahkých vlnových dĺžok a čiastočne ovplyvňuje optické rozlíšenie spektrometra. Správny výber difrakčnej mriežky je dôležitým faktorom pre získanie požadovaných vlastností spektra pri riešení problémov. Optické rozlíšenie a účinnosť distribúcie v spektre závisí od mriežky. Má dva parametre: frekvencia ťahov mriežky a uhol brilancie bude diskutovaný v tejto časti.

Používajú sa difrakčné mriežky dvoch typov: jazda a holografické mriežky. Rackové mriežky pozostávajú z veľkého počtu paralelných ťahov vyrobených na povrchu, na ktorom sa aplikuje zrkadlový povlak. Holografické mriežky sú vytvorené ako výsledok interferencie dvoch UV laserových nosníkov (paralelné alebo nie sú paralelné) na fotosenzitívnej vrstve. Rozlišujú sa stabilnými spektrálnymi charakteristikami, ale majú nižšiu účinnosť.

Regálové mriežky sú najjednoduchšie a lacné materiály vo výrobe, ale sú dosť dôrazne rozptýlené. Je to spôsobené nepresnosť výroby ťahov a frekvenciu ich aplikácie. Preto v spektroskopii (napríklad UV spektroskopii) detektor funguje horšie a optické charakteristiky nižšie. V takom prípade sa holografické mriežky znižujú účinok rozptylu svetla a zvyšujú výstupné charakteristiky spektrometra. Ďalšou výhodou holografickej mriežky je možnosť jeho jednoduchého stvorenia na curvilinear povrchy, umožňuje vám súčasne používať mriežku ako rozptyl a zaostrovací prvok.

Frekvencia mriežky

Množstvo disperzie závisí od počtu ťahov uložených v mm povrch mriežky. Väčšinou sa tento parameter nazýva hustota mriežky alebo frekvencia (obdobie). Prevádzkový rozsah spektrometra a spektrálneho rozlíšenia závisí od frekvencie mriežky. Rozsah vlnovej dĺžky spektrometra je nepriamo úmerný rozptylu mriežky v dôsledku pevnej geometrie. Širšia disperzia, tým vyššie je rozlíšenie spektrometra. A naopak, nižšia mrežová frekvencia vedie k poklesu disperzie a zvýšenie rozsahu vlnovej dĺžky na úkor jeho spektrálneho rozlíšenia.

Napríklad spektrometer Quest ™ X s mriežkou frekvenciou 900 str / mm má rozsah merania vlnovej dĺžky 370 nm a optické rozlíšenie (presnosť) je menšia ako 0,5 nm. Ak je spektrometer Quest ™ x zvolený s mrežou 600 str / mm, jej rozsah merania vlnových dĺžok bude 700 nm a optické rozlíšenie (presnosť) je menšia ako 1,0 nm. To znamená, že so zvýšením rozsahu merania vlny sa zníži optická presnosť spektrometra.

Ak sa vyžaduje široká škála vlnových dĺžok, t.j. λ Max\u003e 2λ MIN, optické signály rôznych difrakčných objednávok sa môžu navzájom prekrývať na doske detektora. Je to zrejmé, ak sa pozriete na rovnicu pre difrakčnú mriežku. V podobnom prípade, na odstránenie nežiaduceho prekrytia signálov, to znamená, že "triedenie v poriadku" sa vyžaduje lineárny premenlivý filter (LVF).

V spektrometroch s difrakčnou mriežkou DICK, je uhlová disperzia mriežky opísaná vzorcom:

Rovnica 2-1.

kde β je uhol difrakcie, d. - doba mriežky (rovnajúca sa inverzii hustoty ťahov), \\ t m. - rozsudok Diffrakcie, \\ t λ - Svetelná vlnová dĺžka, ako je znázornené na obr. 2-1.

Obr. 2-1. Difrakčná geometria pre ploché a konkávne mriežky

Vzhľadom na ohniskovú vzdialenosť (f) so zameraním zrkadla a s prihliadnutím na malú uhlovú aproximáciu, rovnica 2-1 môže byť prepísaná ako:

Rovnica 2-2.

ktoré meria lineárnu disperziu v NM / mm. Z lineárnej disperzie môže byť maximálny spektrálny rozsah (λ max - λ min) zariadenia vypočítaný na základe dĺžky detektora ( L D.), ktorý sa vypočíta vynásobením celkového počtu pixelov v detektore ( n.) Na šírku jedného pixelu ( W P.):

Rovnica 2-3.

Na základe 2-3 sa zrejmé, že maximálny spektrálny rozsah zariadenia závisí od dĺžky detektora ( L D.), hustota mŕtvice ( 1 / D.) a ohnisková vzdialenosť ( F.).

Presnosť určovania vlnovej dĺžky v difrakčnom mriežke je definovaná ako:

Rovnica 2-4

kde N. - Celkový počet roztiahnutých ťahov mriežky. Podľa teórie obmedzenej transformácie je najmenšia jednotka rozlíšenia nepriamo úmerná množstvu vzoriek. V podstate je rozlíšenie difrakčnej mriežky významne vyššia ako rozlíšenie samotného spektrometra, preto je disperzia len jedným z mnohých faktorov určujúcich spektrálne rozlíšenie zariadenia.

Treba poznamenať, že najdlhšia vlna, ktorá je podrobená difrakcii v mriežke, je 2d.Je to horná limitná hodnota spektrálnej mriežky. Pre stredný IR rozsah môže toto obmedzenie maximálnej vlnovej dĺžky ovplyvniť maximálna frekvencia Mriežky, ktoré sa môžu použiť v spektrometri.

Uhol brilancie

Pretože difrakčná mriežka refraktuje polychromatické svetlo, nemá neustálu účinnosť. Forma difrakčnej krivky závisí najmä na rohu mriežky, ktorý je tiež známy ako uhol brilancie. To vám umožňuje vypočítať hodnotu uhla brilancie, ktorý zodpovedá maximálnej účinnosti - to znamená tzv. Farebná vlnová dĺžka. Tento koncept je znázornený na obr. 2-1, ktorý porovnáva rôzne mriežky s frekvenciou 150 ťahov / mm s lesklými rohmi 500 nm, 1250 nm a 2000 nm.

Obr. 2-2 Porovnanie účinnosti mriežok v závislosti od farebnej vlnovej dĺžky

Je možné poskytnúť vysokú difrakčnú účinnosť (\u003e 85%) zodpovedajúcej určitej vlnovej dĺžke (farbe). To je definované limitujúcou hodnotou spektrálneho rozsahu spektrometra.

Najčastejšie sa farebná vlnová dĺžka difrakčnej mriežky posunie do zóny s nízkou definíciou spektrálneho rozsahu, aby sa zvýšil celkový pomer signálu na spektrometer hladiny hluku (SNR).

ČASŤ 3. Detektor

Všeobecný

Diskutovali sme o dôležitosti vstupnej štrbiny a difrakčnú mriežku, keď je spektrálny obraz generovaný v obrazovej rovine. V tradičných spektrometroch (monochromátori) je druhá štrbina umiestnená v rovine obrazu a nazýva sa výstupná štrbina.

Výstupný slot má zvyčajne podobné rozmery, ako aj vstupná štrbina a šírka druhej je jedným z faktorov, ktoré obmedzujú spektrálne rozsah zariadenia (ako je uvedené v časti 1 materiálu). V tomto dizajne sa detektor umiestni cez výstupnú štrbinu a mriežka sa otočí na skenovanie spektrálneho obrazu cez slotu, takže intenzita svetla je funkciou vlnovej dĺžky.

V moderných spektrometre sú detektory na lineárnych a CCD matriciach ďalším krokom vo vývoji spektrometrov s Barch mriežkou. Keďže náhodné svetlo padá na pixely cez CCD maticu, každý pixel sa zúčastňuje spektra, že systém elektronického zariadenia môže previesť a zobraziť pomocou softvér. Táto výhoda nám umožňuje navrhnúť spektrometre bez pohyblivých komponentov, čo vedie k zníženiu veľkostí a spotreby energie. Použitie kompaktných multi-prvok detektorov je ostrá redukcia nákladov, kompaktná veľkosť spektrometrov, ktoré sa nazývali "miniatúrne spektrometre".

Typy detektorov

Fotodektory môžu byť klasifikované podľa rôznych funkcií, hlavný je materiál, z ktorého je detektor vyrobený. Miniatúrny spektrometer používa dva najbežnejšie polovodičové materiály - SI a INGAA. Je dôležité zvoliť správny materiál detektora počas výberu spektrometra, pretože šírka zakázanej energetickej zóny ( E medzera.) Polovodič stanovuje limit hornej vlnovej dĺžky ( λ max) Podľa nasledujúceho výrazu:

Rovnica 3-1.

kde h. - Trvalé Planck, C-Rýchlosť svetla. PLANCK konštanta a rýchlosť môže byť vyjadrená ako 1240 eV · nm alebo 1,24 eV · nm pre jednoduchosť prechodu z energie na vlnovú dĺžku. Napríklad šírka zakázanej zóny SI je 1,11 eV, ktorá zodpovedá maximálnej vlnovej dĺžke 1117,117 nm.

IngAas, na druhej strane, je zlúčenina ina a GAAs, ktoré majú šírku zakázanej zóny, ktorá sa rovná 0,36 EV a 1,43 EV. Preto v závislosti od obsahu v materiáli v materiáli môže mať tento indikátor medziprodukt. Avšak z viacerých dôvodov a GA je nemožné miešať v ľubovoľných množstvách, takže hodnota 1,7 mikrónov (alebo 0,73 EV) je štandardným ukazovateľom pre detektory IngAas. Môžete tiež použiť matricu INGAAAS, ktorá je schopná pracovať s rozlíšením 2,2 mikrónov alebo 2,6 um, ale takéto detektory sú oveľa drahšie a viac hlučné v porovnaní s tradičnými detektormi založenými na ingAas.

Spodná hranica materiálu je nevyhnutná, pretože závisí od vlastnosti absorpcie svetla polovodičovým materiálom, a preto sa môže značne líšiť v závislosti od hrúbky detektora. Ďalšou všeobecne uznávanou metódou na zníženie limitu inklúzie detektora je fluorescenčný povlak na okne detektora, ktoré absorbujú vysoké energetické fotóny a vyžarujú nízkoenergetické fotóny definované senzorom. Na obr. 3-1 ukazuje porovnanie funkcie detekcie detektora (D *) v závislosti od vlnovej dĺžky pre matice na báze SI (CCD) a InGAAs.

Obr. 3-1 Aproximácia D * V závislosti od vlnovej dĺžky v štandardných detektoroch

CCD, BT-CCD a PDA Matrica

V súčasnosti detektory Ingaas existujú len v jednej verzii, ale detektory SI majú tri typy dizajnu: nabíjacie zariadenia (CCD alebo CCD), osvieteného typu CCD (BT-CCD), fotodiódové matrice (PDA).

Technológia CCD umožňuje vytvárať detektory s malými veľkosťami pixelov (~ 14 mikrónov), eliminuje potrebu priameho čítania signálu z každého pixelu. Tu sa poplatok prenáša z jedného pixelu do druhého, ktorý vám umožní čítať všetky informácie z matrice z jedného pixelu. Môžete vytvoriť rozpočet CCD, ktorý je ideálne riešenie Pre väčšinu miniatúrnych spektrometrov, ale CCD má dve nevýhody. Po prvé, CCD predná brána môže spôsobiť rozptyl náhodný svetelný prúd. Po druhé, CCD vyžaduje relatívne veľký substrát z P-SI, ktorý umožňuje znížiť výrobné náklady. Ale tiež obmedzuje účinnosť samotného detektora (predovšetkým pri práci v rozsahu krátkych vĺn) v dôsledku absorpcie cez P. vrstvu.

Na odstránenie týchto dvoch nevýhod sa aplikuje vyššia citlivosť, v tomto prípade je BT-CCD (CCD osvieteného typu) ideálnym riešením. BT-CCD sa získa leptaním substrátu P-SI CCD na hrúbku približne 10 um. V dôsledku toho sa výrazne zníži absorpcia a účinnosť detektora sa zvyšuje. Tento proces Tiež umožňuje zvýrazniť detektor strany zadnej strany (P-Si), eliminuje negatívny vplyv prednej brány detektora. Na obr. 3-2 Prezentované porovnanie účinnosti tradičného CCD detektora detektora a detektora detektora BT-CCD.

Obr. 3-2 kvantová účinnosť CCD detektora a detektora na osvietenej CCD

Okrem bezpodmienečných výhod BT-CCD matrice v spektroskopii by sa mali poznamenať aj dve dôležité nevýhody. Po prvé, leptanie zvyšuje výrobné náklady a, po druhé (pretože detektor dostane veľmi tenký), účinok prekrytia sa môže vyskytnúť v dôsledku odrazu z predného a zadného povrchu detektora. Tieto javy spojené s dizajnom BT-CCD môžu byť eliminované hlbokou úpravou, ale to vedie k zvýšeniu výrobných nákladov.

PDA Detektory sú tradičnejšie lineárne zariadenia, ktoré pozostávajú z fotodiód distribuovaných cez riadok pomocou technológie CMOS (CMOS). Tieto detektory nemajú malé pixely a nelíšia sa vysokej citlivosti, ale majú rad výhod oproti CCD a BT-CCD. Po prvé, nedostatok nabíjania v prenose eliminuje potrebu prítomnosti prednej brány detektora a významne zvyšuje rýchlosť čítania. Druhou výhodou detektorov PDA je hĺbka bunky, ktorá významne presahuje indikátor CCD; Typický detektor PDA má hĺbku ~ 156,000,000E- v porovnaní s ~ 65.000E- pre štandardný CCD detektor. Čím väčšia je hĺbka detektora PDA, širší dynamický rozsah (~ 50 000: 1), ako aj lineárnosť signálu. Táto vlastnosť robí PDA detektory ideálny nástroj na použitie v prípadoch, keď potrebujete vybrať malé poplatky vo veľkých signáloch, napríklad pri monitorovaní LED.

Hluk v detektoroch

Hlavným zdrojom hluku sa nachádza v matrici detektora, rozprávame sa O hluku pri čítaní, hluku pri balení, rušenie zatemneného a hluku s trvalým spektra.

Hluk pri čítaní je dôsledkom elektronického šumu pri výkone detektora a použité schémy a určuje limity spektrometra.

Hluk nárazu je spojený so štatistickou zmenou počtu fotónov padajúcich na detektor, ktorý je podriadený distribúcii Poisson. Preto je šokový šum úmerný odmocnine toku fotónu.

Hluk počas stmievania je spôsobený štatistickými zmenami v rozsahu elektrónov, ktoré sa vyskytujú počas stmavnutia (absencia padajúceho na detektoru ľahkého). Fotodetectector vydáva slabý signál aj v neprítomnosti osvetlenia (dopadajúce svetlo). Tento účinok sa nazýva tmavý prúd alebo signál, keď stmievanie. Tmavý prúd je spôsobený tepelným pohybom elektrónov a hlavne závisí najmä od priemernej teploty okolia. Analogicky s hlukom vplyvu, tento typ interferencie je tiež predmetom distribúcie Poisson, teda hluk pri stmavnutí je úmerný odmocnine tmavým prúdom.

Hluk s trvalým spektra je výsledkom variácie anizotropného fotografického bloku susedných pixelov. Je to spôsobené variantou kvantovej účinnosti pixelov, rôznych otvorov a hrúbky filmu a zvyšuje sa počas spracovania.

Celkový hluk detektora sa rovná súčtu štvorcových koreňov všetkých štyroch zdrojov hluku.

Tela

Chladiaci detektor Zabudovaný termoelektrický (te) chladenie je účinný spôsob Zníženie hluku so stmievaním, ako aj rozširovaním dynamického rozsahu a hranicu detekcie signálu. Pre detektory SI sa tmavý prúd zdvojnásobí, ak teplota stúpa asi o 5 až 7 ° C a je znížená polovica, keď sa teplota zníži o 5 až 7 ° C.

Na obr. 3-3 ukazuje hluk so stmievaním pre nekoladitý a ochladil CCD detektora počas integračného času rovnajúcej sa 60 sekúnd. Pri práci v podmienkach teploty v miestnosti je hluk pri stmavnutí takmer úplne rozptýlený neoprávneným detektorom CCD. Akonáhle je CCD ochladzovaný na 10 ° C, tmavý prúd sa znižuje o približne štyrikrát a hluk kvapká dvakrát. To umožňuje CCD pracovať pre dlhý čas integrácie, aby sa určili slabé optické signály. Ak spektrometer založený na CCD matrice pracuje v zariadeniach so slabým osvetlením, napríklad pre registráciu LED, redukcia šumu v dôsledku týchto chladenia má minimálnu hodnotu v dôsledku relatívne krátkej integračnej doby.

Obr. 3-3 tmavý prúd pre chladený a nekoladitý CCD detektor (integračný čas \u003d 60 sekúnd)

Spravidla, ak je časová integrácia CCD spektrometra nižšia ako 200 ms, detektor pracuje v stave obmedzeného šumu. Preto sa hluk v dôsledku chladenia TE mierne znižuje, ale teplotná regulácia za týchto podmienok bude užitočná na udržanie hlavnej línie na dlhú dobu.

Časť 4. Optická schéma

Všeobecný

Ako je uvedené v časti 1, spektrometer je systém na získavanie obrázkov, ktorý distribuuje množstvo monochromatických snímok získaných cez vstupnú štrbinu do roviny detektora. V predchádzajúcich troch častiach sme diskutovali o hlavných zložkách spektrometra: vstupná medzera, difrakčná mriežka, detektor. Táto časť vysvetľuje prevádzku všetkých troch zložiek v spojení s rôznymi optickými prvkami v systéme. Tento systém sa nazýva spektrograf. Možnosti optických obvodov sú veľmi veľa, nasledujúce boli najbežnejšie: Krížová korelačná schéma čierno-Turner, nasadený model čierno-ternierových a konkávnych spektrografov (pozri obr. 4-1, 4-2 a 4-3, resp.).

Obr. 4-1 Krížová korelačná schéma spektrografu Cherni-Turner

Krížová korelačná schéma pozostáva z dvoch konkávnych zrkadiel a jednej difrakčnej mriežky, ako je znázornené na obr. 4-1. Ohnisková vzdialenosť zrkadla 1 je zvolená takým spôsobom, že kolíne lúč svetla zo vstupnej štrbiny a pošle ho na difrakčnú mriežku. Po rozkladaní svetla do jednotlivých komponentov sa zrkadlo 2 zaostrí difrakčné svetlo s difrakčnou múr do roviny detektora.

Tento model je kompaktný a pohodlný spektrograf. Pre difrakčnú mriežku s uhlou hodnotou disperzie je možné zmeniť ohniskovú dĺžka dvoch zrkadiel, aby sa získali rôzne hodnoty lineárnej disperzie. Tým sa určuje spektrálna rozsah, citlivosť a rozlíšenie systému. Optimálna geometria schémy korelácie spektrografu môže vytvoriť rozptýlené spektrálne pole a normálnu presnosť merania. Ale kvôli nederučnej geometrii vyrába optická schéma Terner významnú odchýlku v mieste obrazu, čo môže zvýšiť šírku obrazu z vstupnej štrbiny pre niekoľko desatiny mikrónu. Optická schéma čierneho Terner sa používa hlavne na spektrometre pre malé a stredné rozlíšenie. Napriek tomu, že tento dizajn nie je určený pre dvojrozmerný obraz, použitie asférických zrkadiel (napríklad toroidných) namiesto sférických môže zabezpečiť určitý stupeň korekcie sférickej astirácie a astigmatizmu.

Na zníženie aberácie obrazu je optická schéma čierno-teerner navrhnutá hlavne s ohniskom ( f / #)\u003e 3, ktorý zase určuje limit šírky pásma. Ohniskový počet optických systémov vyjadruje priemer vstupného žiaka z hľadiska účinnosti ohniskovej vzdialenosti. Je definovaný ako f / # \u003d f / dkde f. predstavuje ohniskovú vzdialenosť optických šošoviek a D. Vyjadruje priemer prvku. Číslo F sa používa na charakterizáciu svetelného výkonu optického systému. Matematický pomer ohniskového čísla a ďalšieho dôležitého optického indikátora je digitálny otvor ( Na.) Je vyjadrená takto: f / # \u003d 1 / (2 · na), kde Na. Digitálny otvor optického systému je bezrozmerná hodnota, ktorá charakterizuje rozsah rohových hodnôt, pod ktorými môže systém prijímať alebo vyžarovať svetlo.

Relatívne vysoká hodnota f / # Terrer Cherner v porovnaní so štandardnými viac-módnymi vláknami ( Na ≈ 0.22) Môže spôsobiť veľmi vysoký rozptyl svetla. Jednoduchý a lacný spôsob, ako eliminovať tento nežiaduci fenomén je prelomom optickej schémy, ako je znázornené na obr. 4-2. To vám umožní umiestniť "bloky zväzkov" do optického kanála, čím sa znižuje rozptyl svetla. V dôsledku toho sa zníži optický šum v systéme. Toto riešenie nevedie k skresleniu viditeľných alebo blízkych IR spektier, v ktorých má signál maximálna hodnota a vysoká kvantová účinnosť sa dosahuje, ale môže to spôsobiť skreslenie stredných a slabých SV-pásma signálov. To robí spektrograf v Cherni-Terner s vynikajúcim riešením pre prácu v UV spektroch, keď je kompaktnosť rozhodujúcim faktorom.

Obr. 4-2 nasadený spektrografe Cherny-Turner

Konkávna holografická mriežka

Tretím najbežnejšou možnosťou optickej tabuľky je konkávna holografická porucha opravená aberáciou (CHG). Používa sa ako rozptyl a zaostrovací prvok súčasne, vedie k zníženiu počtu optických prvkov používaných v systéme. Takéto riešenie zvyšuje účinnosť spektrografu, zvyšuje jeho priepustnosť a spoľahlivosť. Holografické grily sú schopné nastaviť aberáciu snímok v sférickej zóne spektrometrov cherni-Turner pri danej vlnovej dĺžke, pričom oslabenie účinku v širokom spektrálnom rozsahu.

Obr. 4-3 šiel holografický spektrograf

V porovnaní s Barch Grille, holografická mreža poskytuje viac ako 10-násobné zníženie rozptylu svetla, čo vám umožňuje minimalizovať rušenie kvôli nežiaducim javom. Difrakčná mriežka s čiarovým kódom je vytvorená špeciálnou inštaláciou, ktorá znižuje dotyky v povlaku mriežkového substrátu (často sklo je pokryté tenkou reflexnou vrstvou) pomocou nástroja s diamantovým hrotom.

Holografická difrakčná mriežka sa vykonáva pomocou fotolitografickej technológie, ktorá využíva holografické rušenie. Barcry difrakčná mriežka vo výrobnom procese má vždy akékoľvek chyby, ktoré zahŕňajú periodicky vznikajúce chyby, nepresnosti v aplikácii ťahov. To všetko vedie k zvýšeniu rozptylu svetla a rozdeliť obraz (nesprávne spektrálne čiary spôsobené periodickými chybami). Optická technika sa používa na výrobu holografických difrakčných roštov a spôsobuje periodické chyby a iné nepresnosti. Preto holografické mriežky výrazne znižujú rozptyl svetla (zvyčajne 5-10 krát nižší v porovnaní s barovými grats) a odstránenie.

Barové grily sú vybrané hlavne v prípade, že sa použije frekvencia nízkej mriežky, nižšia ako 1 200 strmo / mm. Ak je mriežková frekvencia vysoká, potom sú potrebné konkávne mriežky na zníženie rozptylu svetla, v takomto prípade sú holografické mriežky najnepätnou voľbou. Je dôležité si uvedomiť, že maximálna difrakčná účinnosť holografických mriežiek je približne 35% v porovnaní s tyčovými poruchami, ktorej účinnosť dosahuje ~ 80%.

Časť 5. Spektrálne rozlíšenie

Všeobecný

Jednou z najdôležitejších charakteristík spektrometra je spektrálne (optické) rozlíšenie. Spektrálne rozlíšenie systému určuje maximálny počet spektrálnych píkov, ktoré môže spektrometer určiť. Napríklad, ak má spektrometer rozsah 200 nM a 1 nM spektrálneho rozlíšenia, systém je schopný určiť až 200 vlnových dĺžok (píkov) v spektre.

V disperzných spektrometroch existujú tri kľúčové faktory, ktoré určujú spektrálne rozsah zariadenia: vstupná štrbina, difrakčná mriežka, detektor. Minimálna veľkosť obrazu závisí od štrbiny, ktoré môže byť optická tabuľka vytvorená v rovine detektora. Difrakčná mriežka určuje celkový spektrálny rozsah. Detektor určuje maximálny počet a veľkosť non-krajinných bodov, ktoré možno digitalizovať ako spektrum.

Treba pripomenúť, že pozorovaný signál ( S o.) závisí nielen na spektrálnom povolení ( R.) spektrometer, ale aj na vlnovej dĺžke signálu ( S R.). Výsledkom je, že pozorované riešenie je skreslenie (modifikovaná hodnota) z dvoch zdrojov:

Rovnica 5-1.

Ak je frekvenčný rozsah signálu významne širší ako spektrálne rozlíšenie, tento účinok nemožno vziať do úvahy a predpokladať, že namerané rozlíšenie zodpovedá rozlíšeniu signálu. A naopak, ak je rozsah frekvencie signálu významne nižší ako rozlíšenie spektrometra, pozorované spektrum je obmedzené len rozlíšením spektrometra.

Ak chcete vyriešiť väčšinu úloh, malo by sa predpokladať, že pracujete s jednou z týchto možností, ale v určitých situáciách, napríklad v Ramanovej spektroskopii s vysokým rozlíšenímSkreslenie nie je možné ignorovať. Napríklad, ak má spektrometer spektrálne rozlíšenie ~ 3 cm-1, laserové látky vydáva žiarenie so šírkou ~ 4 cm-1, potom pozorovaný signál bude mať šírku ~ 5 cm-1, pretože spektrálne povolenia sú blízko k sebe (distribúcia Gauss).

Z tohto dôvodu, pri meraní spektrálneho rozlíšenia spektrometra, malo byť zrejmé, že nameraný signál je významne a rozmer má obmedzené rozlíšenie. To sa zvyčajne vyrieši pomocou emisnej lampy s nízkym tlakom, napríklad s obsahom hg alebo Ar pary, pretože frekvenčný rozsah takýchto zdrojov je zvyčajne v podstate už ako spektrálne rozlíšenie spektrometra s disperznou mriežkou. Ak sa vyžaduje užšie rozlíšenie, môžete použiť laserový pracujúci v jednom režime.

Po prijatí údajov z nízkotlakovej lampy sa spektrálne rozlíšenie meria na polovičnom krídle (FWHM) percent píku.

Pri výpočte spektrálneho rozlíšenia ( δλ ) Spektrometer by sa mal zvážiť: šírka štrbiny ( W S.), spektrálna škála spektrometra ( Δλ ), šírka pixelov ( W P.) A počet pixelov detektora ( n.). Je dôležité si uvedomiť, že spektrálne rozlíšenie je definované ako pol-krídlo FWHM. Hrubá chyba pri výpočte spektrálneho povolenia je záver, že je potrebný minimálny počet pixelov na určenie maximálnej hodnoty FWHM; preto spektrálne rozlíšenie (ako predpoklad W s \u003d w p) Rovnako dvojročné rozlíšenie pixelov ( Δλ / N.). Tento pomer môže byť napísaný, aby sa získal parameter známy ako faktor povolenia ( Rf), ktorý je určený vo vzťahu k šírke štrbiny na šírku pixelu. Ak W s ≈ w p , potom je faktor povolenia 3. ak W S ≈ 2W P Potom sa faktor povolenia zníži na 2,5 a naďalej klesá, kým sa nemusí rešpektovať pomer W S. > 4W P. V tomto prípade dosiahne faktor povolenia 1.5.

Všetky vyššie uvedené možno zhrnúť rovnicou:

Rovnica 5-2.

Napríklad, ak spektrometer používa štrbinu 25 mikrometrov, 14 um, 2048-pixelový detektor a spektrálne rozmedzie je 350-1050 nm, potom vypočítané rozlíšenie je 1,53 nm.

Časť 6. Výber optického vlákna

Všeobecný

Pri nastavovaní spektrometra na vykonanie práce je dôležité zvoliť správne optické vlákno. Napriek prítomnosti mnohých faktorov ovplyvňujúcich tento výber by ste mali venovať pozornosť dvom kľúčovým parametrom: priemer vlnovodu a absorpciu svetla. Zvážte optické vlákno a jeho použitie v spektrometri. Potom budeme diskutovať o oboch charakteristík uvedených vyššie, a ich vplyv na schopnosť optického vlákna.

technické údaje

Optické vlákno sa nazýva "Svetelný sprievodca". Filtre sa pripomínajú vodovodnými potrubiami, pre ktoré voda prúdi z vodnej stanice do domu. Svetelný sprievodca nerozsvieti priestor okolo žiarovky v kúpeľni alebo kuchyni, pretože v príručke Svieti je pozorovaný vplyv úplného odrazu svetla.

Aby ste to pochopili, človek by mal zvážiť takúto optickú vlastnosť ako refrruted. Záleží na rýchlosti svetla a materiálu, cez ktorý prechádza svetlo. Pri pohybe svetla z jedného optického média do iného média sa jeho rýchlosť znižuje vzhľadom na povrch separácie média.

Sila lomu sa vypočíta ako:

Rovnica 6-1.

kde n. je refrakčný faktor v. - rýchlosť svetla v médiu, \\ t c. - Rýchlosť svetla vo vákuu. Napríklad koeficient indexu lomu je 1 000293, ukazuje, že rýchlosť svetla vo vzduchu takmer presne zodpovedá rýchlosti svetla vo vákuu a index lomu vo vode je 1,333, svetlo sa pohybuje vo vode 25% pomalšie ako vo vákuu.

Vzťah medzi indexom lomu a uhlom pádu svetla je určený zákonom Snellius:

Rovnica 6-2.

Z tejto rovnice vyplýva, že uhol lomu svetla ( θ 2.) závisí od pomeru koeficientov dvoch materiálov ( n 1 / N 2), ako aj uhol pádu svetla ( θ 1.). Výsledkom je zmena pomeru koeficientov, taký uhol refrakcie môže byť dosiahnutý, v ktorom všetky incidelné svetlo odráža na povrchu separácie média (bez opustenia média). Tento fenomén sa nazýva vnútorný odraz a používa sa v svetelnom vedení.

Na obr. 6-1 ukazuje návrh vlákniny, ktorý poskytuje úplný vnútorný odraz pomocou dvoch typov okuliarov. Dolný koeficient sa používa v škrupine a vyšší koeficient vo vlákne. To vám umožní zbierať svetlo na jednom mieste a presunúť ho do druhej, takže optické vlákna sú ideálnym riešením na podávanie svetla do spektrometra.

Obr. 6-1 Všeobecné vnútorné refrakcie svetla v optickom vlákne

Vzhľadom k tomu, že celé svetlo prechádza svetlovodom, jeho priemer ovplyvňuje svetlo. Je intuitívne, že širší priemer vlákna, tým vyššia je citlivosť a pomer hladiny signálu hluku spektrometra. Keďže toto tvrdenie je v určitej miere pravdivé, existujú aj iné obmedzujúce faktory, ktoré by sa mali zvážiť pri výbere optického vlákna.

Po prvé, musíte venovať pozornosť výške detektora pixelu. Ako je uvedené v predchádzajúcich častiach, optický stôl spektrometra je navrhnutý tak, aby vytvoril obraz vstupnej štrbiny na rovine detektora. Ak pixely detektora majú výšku 200 μm, môžete si vybrať vlákno s priemerom vlákna 400 um, 50% padajúceho svetla padajúceho na detektor. V tomto prípade neexistujú žiadne výhody od používania širšieho vlákna, ale existuje spôsob, ako sa tomu vyhnúť pridaním valcového objektívu do optického stola pred detektorom.

Obr. 6-2 Intenzita signálu v závislosti od priemeru vlákna a inštalácie valcového objektívu

Valcové šošovky sa zameriava obraz vstupnej štrbiny na osi kolmej na matricu bez skreslenia obrazu pozdĺž osi a rovnobežne s matricou v rovine detektora. To umožňuje, aby sa svetlo cez vláknili pád na detektorové pixely, zvyšuje citlivosť celého nastavenia. Obr. 6-2 ukazuje, že táto metóda je účinná, pokiaľ ide o vlákna s priemerom až 600 mikrometrov.

Absorpcia svetla

Ďalším dôležitým faktorom je absorpcia svetla optickým vláknom. Ak je svetlo absorbované vláknom, nie je určený spektrometrom.

So štandardným procesom produkcie optických vlákien ióny OH-náhodne prenikajú do skleneného vlákniny cez plazmové horáky, ktoré sú potrebné na zmäkčenie nádoby, v tomto prípade môže byť vstúpil do vlákna. Prítomnosť týchto iónov dát vo vlákne vytvára veľmi silný absorpčný účinok v rozsahu stredného IR, ktorý môže výrazne zhoršiť výsledky merania v tejto oblasti žiarenia. Aby sa tomu zabránilo pri použití vlákien v spektroskopii stredného IR, mali by sa vyrobiť pomocou špeciálnych horákov s malým indikátorom.

Obr. 6-3 Porovnanie štandardných optických vlákien a vlákien s nízkym obsahom Ióna v spektroskopii stredného IR

V UV spektrickom je pomerne silná absorpcia. Táto nehnuteľnosť je spojená s fotochemickým účinkom známym ako insolation, ktorá zhoršuje kvalitu meraní v rozsahu UV, najmä pod 290 nm.

Z tohto dôvodu je mimoriadne dôležité venovať osobitnú pozornosť pri výbere vlákna na riešenie špeciálnych úloh. Pri práci v Spektéri stredného IR je potrebné uistiť sa, že vlákna majú malý obsah OH iónov (sú tiež nazývané blízko IR vláknami). Pri práci vo viditeľnom emisnom spektre a UV spektrum používajte štandardné optické vlákna, ktoré sa nazývajú UV vlákna. Pri práci v hlbokom rozsahu UV (< 290 нм) требуются волокна с высоким сопротивлением инсоляции, их называют SRUV-волокнами.