Курс лекций для студентов специальности 1-25 01 09 «Товароведение и экспертиза товаров»

Люминесцентные спектральные приборы. Приборы для измерения молекулярной флуоресценции можно разделить на флуориметры (флуорометры) и спектрофлуориметры. У флуориметров селекция монохроматических лучистых потоков осуществляется с помощью простейших анализаторов излучения – светофильтров. Использование светофильтров обеспечивает высокий уровень возбуждающе-
го излучения и эффективную регистрацию флуоресценции. При флуори-
метрических измерениях существенное значение имеет выбор светофильтров. Первичный светофильтр должен пропускать поглощаемое образцом излучение и не пропускать излучение флуоресценции. Вторичный светофильтр должен пропускать излучение флуоресценции, но возбуждающее излучение должно им полностью поглощаться. Подбирая такую пару светофильтров, следует добиваться их хорошей скрещенности: сложенные вместе, они вообще не должны пропускать электромагнитное излучение. Источниками возбуждения у флуориметров являются ртутные лампы низкого давления.
В спектрофлуориметрах селекция монохроматических лучистых потоков осуществляется монохроматорами, а источником возбуждаю-
щего излучения служит ксеноновая дуговая лампа высокого давления, испускающая сплошной спектр в ультафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной области. Спектрофлуориметры позволяют регистрировать как спектры флуоресценции, так и спектры ее возбуждения. Существуют модели спектрофлуориметров, у которых первичным анализатором излучения является светофильтр. Такие приборы могут регистрировать лишь спектры флуоресценции.
Спектрофлуориметры часто комплектуются фосфороскопами. Полученный в результате объединения спектрофлуориметра и фосфороскопа прибор называют спектрофосфориметром. Принцип действия фосфороскопов заключается в кратковременном возбуждении люминесценции и регистрации ее через некоторый промежуток времени. Задержка между возбуждением и регистрацией свечения позволяет выделить фосфоресценцию из общего спектра люминесценции и рассеянного возбуждающего излучения.
Наиболее распространенной является модель фосфороскопа с вращающимся стаканом, который имеет одну или несколько прорезей. Благодаря этому прибору удается зарегистрировать спектры фосфоресценции веществ с длительностью свечения 1–100 мс (рисунок 7.7).

Рисунок 7.7 – Модель фосфороскопа с вращающимся стаканом


Фосфоресценцию веществ, адсорбированных на фильтровальной бумаге, измеряют с помощью устройства с вращающимся зеркалом (рисунок 7.8). Световой поток, выходящий из первичного монохроматора, отражается поверхностью зеркала на фильтровальную бумагу (рисунок 7.8а). При повороте зеркала на некоторый угол фосфоресцен-
ция образца фиксируется вторичным монохроматором (рисунок 7.8б).



Рисунок 7.8 – Схема фосфориметрии с временным разрешением
для образцов, адсорбированных на фильтровальной бумаге:
а – возбуждение фосфоресценции; б – измерение фосфоресценции


В настоящее время для регистрации спектров фосфоресценции созданы установки на основе импульсных источников возбуждения. Они позволяют регистрировать фосфоресценцию веществ с длительностью свечения до 1 мкс.
В приборах, предназначенных для измерения атомной флуоресценции, первичный анализатор излучения отсутствует, а вторичным анализатором излучения служит либо светофильтр, либо простой и дешевый монохроматор. Функцию кюветы в атомно-флуоресцентных приборах выполняет атомизатор, обеспечивающий перевод анализируемого образца в состояние атомного пера. В качестве атомизатора применяют пламя, аргоновую высокочастотную индуктивно-связанную плазму, электротермические атомизаторы (нагреваемые электрическим током графитовые трубчатые печи, тигли). Для возбуждения спектров возбуждения атомов чаще всего используют высокоинтенсивные лампы с полым катодом и высокочастотные безэлектродные лампы. В последнее время для возбуждения спектров атомной фосфоресценции применяют лазеры с плавной перестройкой частоты (лазеры на красителях).
В люминесцентных спектральных приборах детекторами излучения, испускаемого оптически возбужденными атомами и молекулами, чаще всего служат фотоумножители, реже – фотоэлементы и фотодиоды.