Спектрофотометри

Спектрофотометри — сучасне обладнання, призначене для вивчення властивостей речовин або предметів допомогою аналізу спектру оптичного діапазону електромагнітного випромінювання, що пройшло через зразок або відбитого від нього. Простіше кажучи, спектрофотометри порівнюють потік світла, спочатку спрямований на досліджуваний зразок, з потоком світла, що пройшов через зразок або відбився від нього. Для досліджень сканують максимально широкий діапазон довжин хвиль — від 160 нм (область ультрафіолету) до 3300 нм (інфрачервона область), що дозволяє отримати максимум інформації про речовину.

Методи спектрофотометрії засновані на тому, що своїми, характерними тільки для нього, спектральними властивостями, має кожна речовина. При цьому не мають значення агрегатний стан, температура, взаємодія зразка з іншими речовинами, наприклад, у суміші або хімічному з'єднанні. За допомогою спектрофотометрів можливі якісні та кількісні дослідження.

Спектрофотометри складніше і дорожче звичайних фотоколориметров, але зате вони точніше і дозволяють вирішувати більш складні завдання. Великою перевагою спектрофотометрів є можливість робити висновок про склад речовини, наявності і кількості домішок, в той час як фотоколориметры працюють тільки з уже відомими розчинами. Наприклад, підробку червоного вина з допомогою фуксину визначити фотоколориметром неможливо, так як колір розчину фуксиновых солей ідентичний кольору натурального вина. А ось спектрофотометр легко виявить і ідентифікує нетиповий спектр сторонньої домішки.

Пристрій спектрофотометра

Спектрофотометри всіх видів складаються з наступних основних компонентів:
— джерело світла;
— монохроматор;
— оптичні елементи, напрямні світловий потік: скла, призми, дзеркала, світловоди тощо;
— відділення для досліджуваного речовини, твердого або рідкого;
— фотоприймач;
— підсилювач сигналів.

В якості джерела світла застосовуються звичайні вольфрамові лампи, що працюють у видимому і інфрачервоному спектрі, дейтериевые лампи для УФ-діапазону, об'єднані галогено-дейтериевые лампи з діапазоном від ультрафіолетового до інфрачервоного.

У монохроматоре використовують призми або дифракційні решітки, виділяють випромінювання певної довжини хвилі, зазвичай з точністю ±10 нм (прецизійні лабораторні прилади дозволяють проводити аналіз з точністю ±2 нм).

Відділення для досліджуваного речовини може бути пристосована як для одного зразка, так і для декількох, а також для оперативного проточного аналізу.
Фотоприемники фиксируют уровень светового потока, прошедшего через исследуемый образец. Результаты могут отображаться в разных видах, в зависимости от назначения прибора и от выбора вида исследования. Как правило, спектрофотометры оснащаются несколькими типами фотоприемников для того, чтобы фиксировать излучение в различных областях спектра. Например, сурьмяно-цезиевый способен фиксировать излучение с длиной волны от 186 до 700 нм, а полупроводниковый на основе PbS — от 700 до 1800 нм.

Самые современные спектрофотометры оснащаются фотодиодной матрицей с встроенными датчиками для каждого диапазона длин волн. Все датчики преобразуют световые сигналы в электрические одновременно, позволяя специализированным микроконтроллерам практически мгновенно выводить результаты анализов на дисплей. (Обычные спектрофотометры обрабатывают сигналы для волн разной длины последовательно.) От того, сколькими фотодиодными датчиками оснащен прибор, зависит его разрешающая способность. Спектрофотометри з фотодиодной матрицею дозволяють проводити оперативні аналізи безпосередньо на виробництві і в момент хімічної реакції, аналізуючи стан реакційних продуктів.