ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Задача 8. Градуировка призменного инфракрасного спектрометра из "Практикум по спектроскопии " При градуировке однолучевых призменных ИК-спектрометров могут быть использованы различные способы. Первый способ состоит в расчете хода лучей различных длин волн в оптической системе спектрометра. Однако он применяется крайне редко из-за громоздкости и трудоемкости вычислений, а также сравнительно малой точности градуировки. При втором способе градуировки используют эталонные спектры поглощения некоторых веществ, у которых известны положения максимумов отдельных полос. [c.146] В данной задаче градуировка прибора проводится по эталонным спектрам, для которых положение максимумов определено с большой точностью на дифракционных спектрометрах. Из-за сложности структуры ИК-спектров положения их максимумов, записанных на дифракционных и призменных приборах, могут заметно различаться. Так, если группу близко расположенных полос поглощения удается разрешить дифракционным прибором, то на призменном спектрометре (с меньшим разрешением) можно получить только огибающую контуров полос. При этом для несимметричных полос положение максимума поглощения огибающей не будет совпадать с максимумом наиболее интенсивной полосы разрешенной структуры. Поэтому для градуировки можно использовать спектры, полученные на дифракционных приборах с разрешающей способностью, равной разрешающей способности градуируемого призменного спектрометра. [c.146] В соответствии с точностью, которая может быть получена при использовании эталонных спектров, их можно разделить на три класса. [c.146] За нормали I класса принимают такие точно измеренные на дифракционном спектрометре линии испускания или отдельные полосы поглощения, которые являются одиночными, симметричными и достаточно узкими. Первому требованию удовлетворяют те линии и полосы, структура которых не может быть выявлена призменным прибором из-за его ограниченной разрешающей способности. Последнее требование означает, что максимум линии или полосы должен быть настолько острым, чтобы определение его положения не вносило дополнительной ошибки. [c.146] К нормалям III класса можно отнести полосы поглощения, которые не удовлетворяют сформулированным выше требованиям, но могут быть использованы для приближенной градуировки призменных спектрометров. [c.147] Эталонные спектры для градуировки призмы Na l. Исполь-зуемый в задаче ИК-спектрометр ИКС-21 с призмой из хлористого натрия имеет рабочий интервал от 2 до 15 мкм (5000— 680 см ). Наиболее выгодной областью его применения с точки зрения наилучшей дисперсии является область 2000—660 см . Для градуировки прибора в такой широкой области спектра в качестве нормалей I и II классов могут быть использованы полосы поглощения атмосферной влаги (рис. 52), аммиака (рис. 53) и атмосферного углекислого газа (рис. 54). Все значения волновых чисел (в СМ ) на этих и последующих рисунках приведены к вакууму. Градуировка области выше 2000 см может быть выполнена по данным рис. 55—58 (нормали II и III классов). Для градуировки призмы КаС1 могут быть также использованы слабые линии ртути 5074,5 4444,6 и 4299,1 см и линия излучения гелия 4856,1 см . [c.147] Для выбора оптимальных условий записи спектров при градуировке спектрометра часто применяют следующий способ. По эталонному спектру поглощения проводят оценку полуширины наиболее узкой полосы поглощения. Спектральную ширину щели берут приблизительно равной Д полуширины полосы. После вычисления и установки рабочей ширины щели подбирают усиление регистрирующей схемы с таким расчетом, чтобы во время записи перо самописца не выходило за пределы шкалы. Затем устанавливают приемлемый уровень шумов путем подбора постоянной времени усилителя. Скорость сканирования определяют таким образом, чтобы время записи наиболее узких линий поглощения было равно 10—20 т. Правильность выбора условий записи контролируют сравнением качества записанного и эталонного спектров. [c.150] Величина Лvгp/v зависит от метода построения градуировочных кривых или таблиц. Поэтому при выборе метода обработки данных измерений положений эталонных полос следует добиваться выполнения условия Vгp/v AvIIp/v. Тогда погрешность градуировки не будет превышать собственной погрешности прибора. [c.152] Методы построения градуировочных кривых и составления градуировочных таблиц. По полученным при измерении эталонных спектров данным, связывающим показания барабана развертки спектра с отдельными частотами Vn, можно определить функцию V (Т). Эта функция должна быть представлена в форме, позволяющей быстро и точно для любых показаний определять значения v в градуируемой области спектра. [c.152] Наиболее простым способом градуировки является построение кривой V (Г) по полученным точкам (v , Г ). Однако трудности построения плавной кривой в широкой области спектра по группе точек, разделенных неравными значительными интервалами, приводят к дополнительным погрешностям. Кроме этого, шкала частот такого градуировочного графика для обеспечения достаточной точности должна иметь большую длину, что затрудняет ее использование. В зависимости от-числа и расположения измеренных по эталонным спектрам точек (Г , Vn) применяются разные методы градуировки. Рассмотрим некоторые из них в порядке убывания даваемой ими точности градуировки. [c.152] Описанный метод практически не вносит дополнительных ошибок и точность градуировки в этом случае ограничивается собственными погрешностями прибора. Однако он неприменим, если экспериментальных точек слишком мало или они разделены значительными промежутками. [c.154] Подставляя полученные значения То, К, Уг в уравнение (3.99) и решая его для равноотстоящих значений Тт, можно составить градуировочную таблицу аналогично предыдущему методу. [c.154] Из значений Т,т, Vm составляется градуировочная таблица. [c.155] Метод III. Этот метод применяется для широкой области спектра, когда число градуировочных частот Vn и соответствующих пм отсчетов в делениях шкалы прибора Тп сравнительно невелико. В этом случае рабочая область призмы разбивается на две части на область с малым поглощением и область с заметным поглощением коротковолновых лучей материалом призмы. [c.155] При градуировке призмы КаС1 для v2 можно взять значение 0,015625-10 см-1 Для двух пар градуировочных полос VI, V2 и vз, V4, расположенных по возможности вблизи границ данной области, составляют две системы уравнений с двумя неизвестными К и То-. [c.155] Таблицу составляют для Тт, вычисленных для равноотстоящих значений Vm Нетрудно получить и обратную таблицу (значения Vm для равноотстоящих Тт). [c.157] Метод III обеспечивает точность 0,1% по всей градуированной области спектра. [c.157] Работа со спектрометром. В данной задаче приведены данные, которые могут быть использованы для градуировки однолучевых инфракрасных спектрометров ИКС-21, ИКС-12 и ИКС-11 с призмами из хлористого натрия. [c.158] Прежде чем приступать к работе, необходимо ознакомиться с инструкцией к пользованию спектрометром. [c.160] Упражнение 1. Градуировка спектрометра ИКС-21. Проведите градуировку спектрометра ИКС-21 с призмой НаС1 для всего диапазона частот. [c.160] Вернуться к основной статье