Analizning optik usullari

30.1-§. Spektroskopik usullarning turlari

Elektromagnit nurlar bilan modda o’rtasidagi o’zaro ta’sir natijasida moddada turli xil fizikaviy tabiatga ega bo’lgan jarayonlar bo’lishi mumkin. Mana shu hodisalar kimyoviy analiz usullarida qo’llaniladi. Bu jarayonlarning umumiy xarakteri fotonlar energiyasiga bog’liq. Shunday ekan, analiz usullarini turlarga ajratish uchun elektromagnit kvantlar energiyasining butun oralig’ini u yoki bu fizikaviy jarayonlarga mos keluvchi sohalarga bo’lish maqsadga muvofiq bo’ladi.

Quyidagi jadvalda kimyoviy analizda ishlatiladigan elektromagnit nurlarning asosiy sohalari ko’rsatilgan. Jadvalda, fotonlar energiyasining oralig’i, to’lqin uzunligi va ularga mos fizikaviy jarayonlarning xarakteri keltirilgan. Spektral oraliqlar aniq ifodalangan chegaraga ega emas, shuning uchun, butun spektrni sohalarga aniq ajratish shartlidir.

Spektroskopik usullar, shuningdek atom va molekulyar spektroskopiya usullariga bo’linadi. Analitik uchun bu bo’linish juda muhim, chunki atom spektroskopiyasi usullarida biz doimo chiziqli spektrlar bilan, molekulyar spektroskopiya usullarida esa keng polosalarga ega bo’lgan spektrlar bilan ish ko’ramiz. Bu esa oxir-oqibatda, ularni kimyoviy analizda ishlatish imkoniyatini va spektral asboblarga qo’yiladigan talabni aniqlaydi.

1.1. Jadval. Elektromagnit nurlanish energiyasining sohalari, ularga mos keluvchi analiz usullari va ularning asosida yotgan fizikaviy jarayonlar.

soha (usul)			kvantlar			energiyasining	sodir	bo’ladigan
			xarakteristikalari				jarayon
			 , m		boshqa kattaliklar
Radiospektroskopiy			10 – 10^-1			= 10 MGs –1	elektronlar va yadrolar
a (YaMR va EPR)					GGs		spinining o’zgarishi
Mikroto’lqin			10^-1	– 10^-3		= 0,1 – 10 sm^-1	aylanish	holatlarining
spektroskopiyasi							o’zgarishi
Optik	soha	UB					valent	elektronlar
nurlar					 = 400 – 20 nm
							holatining o’zgarishi
spektroskopiyasi
Ko’rinuvchi nurlar			10^-6	– 10^-8	 = 750 – 400 nm		valent	elektronlar
							holatining o’zgarishi
IQ nurlar spektrosko			10^-3 –10^-6			= 10 – 13000	tebranish	holatlarining
piyasi	(IQ	va
					sm-1		o’zgarishi
Raman)
Rentgen			10-8	– 10^-10	E = 0,1 – 100 keV		ichki	elektronlar
spektroskopiyasi							holatining o’zgarishi
Gamma		nurlar
(Messbauer)			10-10 –10-13		E = 0,01– 10 MeV		yadro reaksiyalari
spektroskopiyasi

30.2-§. Spektr oluvchi asboblar

Spektral asboblar moddalarning, to’lqin uzunligi 10^-3–10³ mkm oraliqda o’zgaruvchi optik spektrlarini o’lchash asosida sifat va miqdoriy analiz o’tkazish uchun mo’ljallangan. Zamonaviy spektral asbob uchta asosiy qismdan iborat; yorituvchi I, spektral (optik) II va qabul hamda qayd qiluvchi III (1.3-rasm).

Asbobning yorituvchi qismiga 1 yorug’lik manbai va 2 kondensor linzalari yoki ko’zgular kiradi. Bu qismning asosiy vazifasi 4 kirish tirqishini bir tekis yoritishdan iborat. Absorbsiyaga asoslangan analizda asbobning yorituvchi qismiga odatda, namunalarni o’rnatishga mo’ljallangan kyuveta bo’lmasi ham joylashtiriladi.

30.3-rasm. Spektr oluvchi asbobning prinsipial chizmasi.

Asbobning spektral qismi kollimator (kollimator 4 diafragma va nur kiruvchi 5 obyektivdan iborat), 6 dispersiyalovchi sistema (bu sistema odatda, prizma yoki difraksiyalovchi panjaradan iborat) va nur chiqadigan 7 obyektivdan iboratdir. Nur chiqadigan 7 obyektivning fokal tekisligiga 8 fotoplastinka (fotografiya usulida) yoki nur chiqadigan chiqish tirqishi (fotoelektrik usulda) o’rnatiladi.

Asbobning qabul va qayd qiluvchi qismi ko’z bilan qarab kuzatish usulida ko’rish trubasining 9 okulyari va 10 kuzatuvchining ko’zidan, fotografiya usulida 11 fotoplastinka yoki fotoplyonkadan, fotoelektrik usulda esa 12 chiqish tirqishining orqa tomoniga o’rnatilgan 13 yorug’lik qabul qilgichdan (fotoelement, fotoqarshilik, bolometr, fotoelektron ko’paytirgich), 14 kuchaytirgich va 15 qayd qiluvchi qurilmadan (kompyuter) iborat bo’ladi.

Spektral asboblar quyidagi turlarga bo’linadi spektroskop, stiloskop, spektrograf, stilometr, kvantometr, spektrometr, spektrofotometr.

Spektral asboblarning asosiy optik xarakteristikalariga quyidagilar kiradi:

Spektrning asbob ishlaydigan sohasi (vakuum ultrabinafsha, ultrabinafsha va ko’rinuvchi qism, infraqizil soha), chiziqli dispersiyasi, ajratib ko’rsata olish kuchi, optik kuchi.
Asbobning chiziqli dispersiyasi deb dl / d kattalikka aytiladi. Bu yerda, dl – to’lqin uzunliklari  va   d bo’lgan spektr chiziqlarining asbobning fokal tekisligidagi tasvirlari orasidagi masofa (millimetrlarda). Amalda ko’pincha, teskari chiziqli dispersiya d / dl ishlatiladi va u A/mm yoki nm/mm larda ifodalanadi. Asbobning dispersiyasi qancha yuqori bo’lsa, spektr chiziqlari orasidagi masofa shuncha katta bo’ladi, bu esa o’z navbatida spektrni sinchiklab o’rganishga imkon beradi.


Spektral asbobning ajratib ko’rsata olish kuchi deganda uning ikkita qo’shni turgan spektr chiziqlarni ajratish qobiliyati tushuniladi. Ikkita yaqin joylashgan spektr chiziqlarining o’rtacha qiymati  ni ular orasidagi masofa  ga nisbatiga spektrometrning ajratib ko’rsata olish kuchi R deyiladi.

18. 
    /
    

Boshqacha qilib aytganda, R ikkita qo’shni aniq ajralib turgan chiziqlar orasidagi eng kichik masofa (to’lqin uzunligi birligida) sifatida aniqlanishi mumkin.

Spektrometrning yorug’lik kuchi uning yorug’likni to’plash va o’tkazish qobiliyatini xarakterlaydi. Optik sistemaning yorug’lik kuchi nisbiy tirqish deb ataladigan D / f kattalik bilan xarakterlanadi, bu yerda, D – yorug’lik to’plovchi linzaning (rasmdagi 5 linza, obyektiv) diametri f

– uning fokus masofasi.

Spektral asbobning bu uchala kattaligi orasida quyidagi bog’lanish
bor.
R_nazariy  ^  ^{D dl}

 f d

30.3-§. Spektrning turli sohalarida ishlatiladigan


optik materiallar

Spektrning yaqin ultrabinafsha (185–350 nm) sohasida ishlaydigan asboblarning optik qismlari (linzalar va prizma) kvarsdan yasaladi. Ko’rinuvchi va yaqin infraqizil (350–700 nm va 0,7–2,5 mkm) sohalarda shaffof optik elementlar optik shishalardan tayyorlanadi, prizma va linzalar TF1 va TF3 shishalaridan, boshqa detallar esa KV8 shishadan tayyorlanadi. Oddiy shishalar spektrning infraqizil sohasi (2,5–50 mkm) uchun shaffof emas. Bu yerda optik materiallar sifatida ba’zi kristallar va maxsus shishalar ishlatiladi. Bularga kvars, uch oltingugurtli mishyak, selen-mishyak va tellurli maxsus shishalar kiradi. Bulardan asosan kyuvetalarning oynalari va linzalar tayyorlanadi. Prizmalar esa laboratoriya sharoitida o’stiriladigan osh tuzi (NaCl), ftorli litiy (LiF), ftorli kalsiy (CaF2), flyuorit, bromli kaliy (KBr), kaliy xlor (KCl) va

bromli seziydan (CsBr) tayyorlanadi. Infraqizil yorug’likni to’plovchi, uning yo’lini buruvchi har xil yassi va qabariq ko’zgular oddiy shishalardan tayyorlanadi va nur qaytarish koeffisiyenti yuqori bo’lishi uchun ularning yuzasiga alyuminiy metali yurgiziladi.