liujq777
第1楼2008/07/07
光学系统:单色器单色器:将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带,单色器由入射狭缝和出射狭缝、准直镜、色散元件(光栅)和聚焦装置(透镜或凹面反射镜)组成
采用窄谱带和单色光用作分析原因:
1) 可将彼此非常接近的吸收带分开
2) 采用窄带才可能在最大吸收波长处测量
3) 贝尔-兰贝特定律的要求
1)光栅:一系列相距很近、等距、等宽、平行排列的狭缝阵列
光栅公式:m =d(sina-sinB)
m:光谱级
:波长
d:光栅刻线间距离,光栅常数
a:入射角 B:反射角
光栅的色散率:不同波长的光分散的能力
R=mN
m: 光谱级次 N:光栅总可刻线数
焦距越大(光谱级数),色散率越大
光谱常数d越小,每毫米刻线数越多,色散率越大
高质量的分光光度计单色器采用全息光栅代替机械刻制和复制光栅,其制造原理是利用激光束射出的两相关光束,照射到涂有抗蚀层的毛坯片上,使干涉条纹成像在抗光蚀层上,再用适当的化学试剂蚀掉被照射的部分(显影),从而在蚀层产生一定空间的干涉条纹---衍射光栅。光栅质量高,从而使仪器可向小型化发展。还消除了刻制光栅由于机械变动和环境条件产生的误差。具消相差、杂散光低特点
2).入射和出射狭缝
当入射狭缝被单色光照射时,则在出射狭缝表面形成单色谱线的像,单色器对两条相邻谱线分开的能力,不仅与光栅的色散率有关,而且与成像大小有关.入射狭缝可限制进入色散元件的光能量,起着光栏作用,入射狭缝形状的变化也使谱线形状发生改变。因此,设计单色器时,对狭缝机构有严格的技术要求。单色器的狭缝通常由两个具有锐刀口的金属片精密制作而成,两刀口的平行性很好,并处于同一平面.大多数分光光度计的单色器装有狭缝调节机构,通过调节狭缝宽度改变谱带的有效带宽。狭缝过大,谱带单色性变差,不利于定性分析,也影响定量分析的工作曲线线性范围;狭缝过小,光通量减弱,降低了信噪比,影响测量精密度.狭缝宽度一般有两种表示法:一种是以狭缝两刀口间的实际宽度表示;另一种以谱带的有效带宽表示.前者表示的单位为毫米(mm),后者单位为纳米(nm)。
通常,在定量分析时,为了达到足够的测量信号,应采用较大的狭缝。在定性分析时则采用较小的狭缝,这样可以提高分辨率。当出射狭缝和入射狭缝的宽度相等时,狭缝宽度引起的误差最小。对原子吸收光谱来说,由于吸收线的数目比发射线少得多,谱线重叠的几率小,因此常采用大的狭缝,以得到较大的光强。当然,如果背景发射太强,则要适当减小狭缝宽度。一般原则是,在不引起吸光度减小的情况下,采用尽可能大的狭缝宽度。
我们注意到,由于在一般状态下,光谱线的宽度小于0.001nm,故狭缝宽度减半时,光通量也相应减半(即相应呈线性关系),而在连续辐射过程中,谱带宽度要受狭缝宽度控制。因而在狭缝宽度减半时,能量衰减系数为4。 在有强烈的宽谱带发射光抵达光电倍增管时(例如,对钡元素进行火焰分析或从石墨炉发出的炽热光)。减少狭缝宽度可使发射量减少4倍,而光谱能量减半。
原子吸收光谱仪中最常用的狭缝大小是:0.2、0.5和1.0nm,现有些高级仪器狭缝宽度0.2-2.0连续可调,可极好地优化测量条件。如需分辨两紧挨的谱线,如在测定钒元素时,可使用更窄的狭缝。
3)准直和聚焦装置 :多采用消色差特性、聚焦性能好的抛物面反光镜