СПЕКТРОМЕТР. Явление дисперсии.

СПЕКТРОМЕТР
Явление дисперсии
Историческая справка
В 1666 году Исаак Ньютон, обратив внимание на радужную окраску
изображений звезд в телескопе, поставил опыт, в результате которого
открыл дисперсию света и создал новый прибор – спектроскоп. Ньютон
направил пучок света на призму, а потом для получения более
насыщенной полосы заменил круглое отверстие на щелевое.
Дисперсия – зависимость показателя преломления вещества от длины
волны света. Благодаря дисперсии белый свет разлагается в спектр
при прохождении через стеклянную призму. Поэтому такой спектр
называют дисперсионным.
Принцип работы спектрометра
Оптические спектры, получающиеся при испускании или поглощении электромагнитного
излучения свободными или слабо связанными атомами являются линейчатыми, т.е. состоят из
отдельных спектральных линий, характеризуемых частотой излучения . Это приводит к тому,
что на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для
каждого вещества. Атомные спектры обладают ярко выраженной индивидуальностью: каждому
элементу соответствует свой спектр.
В настоящее время известны и рассчитаны спектры практически всех элементов. Эта
информация внесена в специальные справочники спектральных линий.
Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном
спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или
абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.
Пример спектра излучения железа и водорода (нижний)
Атомарные спектры (поглощения или испускания) получают переведением вещества в
парообразное состояние путём нагревания пробы до 1000—10000 °C. В качестве источников
возбуждения атомов при эмиссионном анализе токопроводящих материалов применяют
искру, дугу переменного тока и др.
Световой поток раскладывают в спектр, с помощью призмы (либо дифракционной решетки).
В определенных местах, в зависимости от того, какие элементы измеряются,
устанавливаются фотоумножители (устройство преобразующее свет в электричество).
По сигналу с фотоуможителей, который обрабатывается специальным устройством и ЭВМ,
судят о количестве анализируемого элемента в пробе (образце).
Применение спектрометров
Контроль качества на производстве
Экология и охрана окружающей среды:
определение тяжелых металлов в почвах,
осадках, воде, аэрозолях и др.
Геология и минералогия: качественный и
количественный анализ почв, минералов,
горных пород и др.
Металлургия и химическая индустрия:
контроль качества сырья,
производственного процесса и готовой
продукции
Ювелирная промышленность: измерение
концентраций ценных металлов
Нефтяная промышленность: определение
загрязнений нефти и топлива
Пищевая промышленность: определение
токсичных металлов в пищевых
ингредиентах
Сельское хозяйство: анализ
микроэлементов в почвах и
сельскохозяйственных продуктах
Археология: элементный анализ,
датирование археологических находок
Искусство: изучение картин, скульптур, для
проведения анализа и экспертиз