Автоионная микроскопия. Эмиссионный спектральный анализ. Атомная абсорбционная спектроскопия. Термоэлектронный эмиссионный микроскоп, страница 5

2. Спектральные приборы с дифракционными  решетками. Успехи в изготовлении дифракционных решеток, достигнутые в последние годы, отразились и на оптических системах современ­ных промышленных спектрографов с дифракционными решетками. Если раньше в основном пользовались дорогими оригинальными решетками, то сейчас самое широкое распространение получили относительно дешевые копии решеток (реплики), которые по оп­тическим свойствам не уступают, а иногда и превосходят ориги­нальные.

В соответствии с конструкцией каждого прибора в со­временных спектрографах могут применяться дифракционные решетки с номинальной плотностью штриховки   15000, 24000, 36000, а иногда и 60000 линий на дюйм. Радиус кривизны ре­шеток определяется индивидуальной оптической системой при­бора и может быть равен 1,5, 2 и З м. Штриховка оригинальных решеток обычно выполняется на алюминированном стекле пирекс, а профиль штриха определяется тем, в каком порядке диф­ракционного спектра необходимо получить максимальную интен­сивность отраженного света (такая обработка называется прида­нием «блеска») или же желательно иметь отражение, дающее более или менее одинаковые вклады в дифракционные спектры всех порядков.

Копии выполняются из полимеризованных пластиковых слеп­ков поверхности оригинальной решетки, переведенных и закреп­ленных на стекло.

Перечислим основные преимущества приборов с дифракцион­ными решетками по сравнению с призменными спектрографами:

1)  дисперсия практически постоянна во всем спектральном диапазоне, тогда как у призменных приборов происходит умень­шение дисперсии с ростом длины волны;

2)  при фотографировании время экспозиции может быть значительно уменьшено (вплоть до 10 раз);

3)  в специальных исследованиях, требующих применения прибора высокой дисперсии, часто можно использовать вторые и третьи порядки дифракционного спектра.

Источники возбуждения спектров

1. Дуги. а. Дуга постоянного тока. Дуга постоянного тока является простейшим, дешевым и одним из наиболее распространенных способов возбуждения в спектральном анализе. Этот чрезвычайно чувствительный источник используется в основном для качественного и полуколичественного анализов. Из-за пло­хой воспроизводимости применение источника этого типа ограни­чено теми случаями, когда при определении концентрации допу­стима ошибка в 20—30%, как, например, при анализе следов эле­ментов. Редко удается достичь точности лучше 8%, но в некото­рых случаях этот результат можно улучшить, применяя элек­трическую схему стабилизации постоянного тока через дуговой промежуток. 

Процессы, протекающие при дуговом разряде, чрезвычайно сложны, Дуга представляет собой поляризованный источник, в кото­ром основная часть тока, поддерживающего разряд, переносится электронами, испускаемыми катодом. Скорость этих электронов, бомбардирующих анод, достаточно высока для поддержания его в накаленном состоянии; достигнутая температура (утвержда­лось, что она имеет значение порядка 4000—8000 К) приводит к термоэмиссии электронов и сильному испарению материалов катода и анода. Образовавшийся пар состоит в основном из нейт­ральных атомов элементов, входящих в состав электродов; основ­ная часть процессов возбуждения дугового спектра обусловлена столкновениями этих атомов с электронами.

 Поджиг дуги осуществляется сближением электродов. Ток, протекающий через точку контакта, достаточен для начала дугового разряда; затем электроды разводятся. Поджиг дуги может производиться также коротким высоковольтным разрядом от воздушного трансформатора (катушки Теслы).

При работе с металлами, имеющими, подобно железу, тенден­цию к образованию окисной пленки на положительном электроде, для получения стабильного дугового разряда желательно делать так, чтобы нижний электрод был катодом. Для других металлов полярность может не иметь существенного значения и нижний электрод может быть любой полярности. Для большинства спектральных методов анализа желательно не использовать весь столб дугового разряда в качестве источника света, а фокусировать излучение лишь от центрального участка дуги. Это позволяет исключить излучение от приэлектродных зон с повышенной концентрацией ионов и непрерывный спектр излучения раскаленных концов электродов.