Принципиальная схема монохроматора
Рисунок 9.5. Принципиальная схема монохроматора
Осветитель 1 (лампа Л, конденсор К) создает равномерную освещенность в плоскости щели Щ1 которая представляет собой, таким образом, вторичный источник света, отличающийся от основного тем, что имеет одинаковую на всей площади яркость.
Передний коллиматор 2 служит для создания параллельного пучка лучей. Щель Щ1 находится в фокусе объектива О1 коллиматора и поэтому проецируется на диспергирующее устройство 3 параллельным пучком. Вследствие этого монохроматические лучи одинаковых цветов, выходящие из диспергирующего устройства, оказываются также параллельными (на рисунке показаны крайние лучи: К1 II К2 и
Ф1 Ф2).
Перемещая щель Щ2 вдоль спектра, поочередно выделяют интервалы ?? по всей его длине. Во многих схемах приборов предусмотрено не перемещение щели, а поворот диспергирующего устройства относительно неподвижной оси. Из рисунка видно, что каждая точка щели Щ1 дает в спектре монохроматические точки (FK и FФ). Следовательно, вся щель изображается монохроматическими полосками. Это легко представить себе, если вообразить, что лампа Л испускает монохроматический свет. В этом случае на объектив О2 направляется не веер лучей, а монохроматический параллельный пучок. Объектив О2 изображает щель в виде монохроматической полоски, размеры которой определяются его фокусным расстоянием и шириной щели. Полоска — изображение входной щели коллиматора, образуемое объективом выходного коллиматора, называется в спектрофотометрии спектральной линией. Сложный свет дает множество спектральных линий, которые взаимно перекрываются, если спектр сплошной. Перекрывание тем больше, чем шире щель. Поэтому монохроматичность излучения, пропускаемого выходной щелью, уменьшается с расширением входной. Степень монохроматичности пучка, пропускаемого щелью Щ2, называется чистотой спектра.
Монохроматор, схема которого показана на Рисунок 9.5, называется простым или однократным. Недостаток прибора, работающего по этой схеме, состоит в том, что на его выходную щель, кроме полезного, как это показано на схеме, падает еще и паразитное излучение, отражаемое от внутренних стенок прибора и его деталей. Это снижает чистоту спектра и, следовательно, точность спектральных определений.
Для уменьшения интенсивности паразитного света внутри приборов устанавливают перегородки, чернят внутренние поверхности стенок и оправы линз. Однако наиболее надежный способ повышения точности измерений состоит в применении двойных монохроматоров. Это приборы, состоящие из двух простых монохроматоров, причем выходная щель первого служит входной щелью второго. Неразложенный вследствие светорассеяния свет, выходящий из щели первого монохроматора, разлагается во втором. В результате этого спектр, даваемый двойным прибором, получается чистым.
Примером двойного монохроматора служит диспергирующее устройство в спектрофотометре СФ-18, который будет рассмотрен ниже (раздел 9.3.3).
Осветительное устройство (Рисунок 9.6). Источник света в монохроматоре должен быть равноярким по всей площади. Иначе при обработке результатов измерений пришлось бы вносить поправки на неравномерность яркости. Щель Щи перед которой устанавливается источник, служит апертурной диафрагмой, т. е. ограничивает угол раскрытин пучков, посылаемых точками тела накала (Рисунок 9.6, а). Поэтому точка А изображается всем объективом, а точка В — только его частью, и в изображении она получается менее яркой, чем точка А. Кроме этого, виньетирующего, действия щели, на равномерность освещенности влияет структура поверхности источника. Конденсор К проецирует тело накала на объектив (Рисунок 9.6, б). Линзы конденсора дают широкий пучок, заполняющий щель, и все ее точки освещаются одинаково.
Коллиматоры. Принцип работы обоих коллиматоров одинаков, хотя они выполняют противоположные функции: передний дает возможность получать параллельный пучок, а задний собирает его в точку. Степень параллельности лучей, с которой связана чистота спектра, зависит не только от ширины щели, но и от качества исправления объектива на аберрации. В некоторых монохроматорах используется принцип автоколлимации. Он состоит в том, что пучок света, прошедший через коллиматорный объектив, после разложения в призме или решетке отражается плоским зеркалом и фокусируется тем же объективом.
Щели коллиматоров представляют собой пары пластинок, заточенных так, как показано на Рисунок 9.5, и называемых ножами. Ножи могут сдвигаться и раздвигаться с помощью винтового механизма. Края ножей изготавливают либо изогнутыми, либо прямыми. В первом случае получается изогнутой и щель. Такие щели служат для компенсации искривления спектральных линий при разложении, особенно призмой.
