Spektrofotometr

Spektrofotometr ( latinsky  spektrum - viditelné, vidění, jinak řecky φῶς , genitiv φωτός - světlo a μετρέω - měřím) - zařízení určené k měření poměru dvou proudů optického záření , z nichž jeden je proud dopadající na zkoumaný vzorek, druhý je tok, který zažil tu či onu interakci se vzorkem. Umožňuje provádět měření pro různé vlnové délky optického záření , respektive jako výsledek měření se získá spektrum průtokových poměrů.

Spektrofotometr je hlavní přístroj používaný ve spektrofotometrii . Obvykle se používá k měření transmisních spekter nebo spekter odrazivosti záření. [1] .

Konstrukce

Obrázky ukazují dvě hlavní schémata spektrofotometrů, které měří odrazivost spektrální apertury vzorku vzhledem k pracovnímu standardu se známou spektrální charakteristikou. Monochromátor je možné umístit do paprsku odraženého světla od vzorku nebo standardu, nebo osvětlit vzorek a standard monochromatickým zářením za monochromátorem.

Pro zlepšení výkonu a přesnosti měření používají moderní spektrofotometry také duální monochromátory .

Strukturální schémata

Existují dvě schémata pro konstrukci spektrofotometrů: ve formě klínovité desky a použití heterodynního schématu pro příjem světelného záření. .

Klínovitý spektrofotometr

Spektrofotometr je vyroben ve formě klínovité desky, na jejíž jedné ploše je nanesena tenká částečně propustná vrstva a na druhé ploše reflexní povlak částečně propouštějící světelné záření.

Princip činnosti spektrofotometru je založen na registraci interferenčních proužků stojaté světelné vlny promítáním obrazu soustavy interferenčních proužků na fotocitlivá pravítka. Metoda zpracování signálu se přitom od tradiční Fourierovy spektroskopie liší pouze tím, že signály nejsou konvertovány na časových, ale na prostorových frekvencích.

Spektrofotometr má vysokou odolnost proti šumu vůči nekoherentnímu světelnému záření.

Heterodynní schéma příjmu světelného záření

V tomto schématu je spektrofotometr vybaven druhým laserem s frekvencí záření, která se liší od frekvence prvního laseru frekvencí světelného rázu.[ specifikovat ] . V tomto případě se ze záření druhého laseru tvoří interferenční proužky s prakticky stejnou periodou d[ objasnit ] a na tenké vrstvě, jako na mixéru, dochází k lehkým úderům. Výsledné elektrické signály jsou zaznamenány a podrobeny dvourozměrné Fourierově transformaci.

Filtry

Lze použít při tisku[ upřesnit ] následující filtry :

  • POL je polarizační filtr. Používá se k získání hypotetického spektra po vytvrzení barvy.
  • D65 - slouží k simulaci zdroje záření D65.
  • UV-cut - používá se při měření optické hustoty papírů, které používají fluorescenční optické zjasňovače.
  • Ne - označení[ kde? ] Žádný filtr. Obvykle[ vyjasnit ] průhledné sklo se používá k ochraně spektrofotometru před prachem.

Zdroje záření

Hlavními zdroji záření jsou :

  • A (světlo žárovky, 2856 K)
  • C (nepřímé sluneční světlo, 6774 K)
  • D (denní světlo, 5000 K)
  • D65 (denní světlo, 6500 K)
  • F11 (úzkopásmové fluorescenční světlo vyzařované trubicí Philips TL84[ upřesnit ] )

Optické uspořádání

Geometrie měření

Mezinárodní komise pro osvětlení doporučuje 4 různé geometrie pro měření spektra odrazivosti:

  • 45/0 (vzorek je osvětlen jedním nebo více světelnými paprsky, jejichž osy svírají s normálou k povrchu vzorku úhel 45 ± 5° ).
  • 0/45 (vzorek je osvětlen světelným paprskem, jehož osa svírá s normálou ke vzorku úhel nejvýše 10° ).
  • D/0 (vzorek je difúzně osvětlen pomocí integrační koule. Integrační koule může mít libovolný průměr za předpokladu, že celková plocha otvorů nepřesáhne 10 % vnitřní odrazné plochy koule).
  • 0/D (vzorek je osvětlen světelným paprskem, jehož osa svírá s normálou ke vzorku úhel maximálně 10° . Odražený tok se shromažďuje pomocí integrační koule).

Úprava základních geometrií měření

Pro eliminaci zrcadlové složky materiálů s vysokým leskem je světelný přijímač umístěn pod úhlem 8° k normále a naproti němu symetricky vzhledem k normále je umístěna lapač oslnění. Světlo, které nedopadá na vzorek pod úhlem 8° (kvůli oslňující pasti), se neodráží zrcadlově ve směru přijímače, proto paprsek odražený vzorkem sestává pouze z difuzního světla. V takovém případě se geometrie měření změní na D/8 . Pokud je povolena zrcadlová komponenta, pak označení takové komponenty je D/8:i (past je uzavřena). Pokud je deaktivována, geometrie měření je označena D/8:e (lapač otevřený).

Aplikace

Spektrofotometry mohou pracovat v různých rozsazích vlnových délek – od ultrafialové po infračervenou . V závislosti na tom mají zařízení různé účely.

Používá se v kolorimetrii a spektrální analýze .

Primárním účelem spektrofotometrů v polygrafickém průmyslu je přesně linearizovat a kalibrovat tiskové procesy. Spektrofotometry poskytují bodová a automatizovaná měření pro vytvoření vysoce kvalitních ICC profilů .

Specifikace

  • Spektrální rozlišení je minimální možná šířka spektra optického záření, které je nasměrováno na zkoumaný vzorek ve spektrofotometru. Vyjádřeno ve vlnových délkách [2] .
  • Spektrální rozlišení je bezrozměrná veličina rovna poměru vlnové délky záření ke spektrálnímu rozlišení při této vlnové délce [2] .
  • Spektrální rozsah je rozsah, ve kterém může spektrofotometr pracovat. Pro většinu případů polygrafický průmysl vyhodnocuje spektrum světelného záření ve viditelném rozsahu vlnových délek od 380 do 730 nm. V některých případech může být nutné vyhodnotit ultrafialovou a infračervenou složku záření. Spektrofotometry měří pouze emisní spektrum. Všechny ostatní charakteristiky jsou uvažovány ze spektrálních dat.
  • Mezipřístrojová konzistence je rozložení naměřených hodnot stejného vzorku naměřených referenčním a testovacím přístrojem.
  • Opakovatelnost se týká přesnosti měření prováděných stejnými operátory při více měřeních stejnými přístroji na stejných vzorcích.

Odkazy

Poznámky

  1. ↑ Nikitin V. A. Spectrophotometer // Fyzikální encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M .: Velká ruská encyklopedie , 1994. - T. 4. - S. 626. - 704 s. - 40 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  2. ↑ 1 2 Nikitin V. A. Spektrální přístroje // Fyzikální encyklopedie / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M .: Velká ruská encyklopedie , 1994. - T. 4. - S. 611-615. - 704 s. - 40 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-087-8 .