Спектральный анализ в физике конденсированного состояния: Лабораторный практикум, страница 2

На спектрофотометре СФ-16 измеряется коэффициент пропускания исследуемого образца, равный отношению интенсивности потока излучения, прошедшего через измеряемый образец, к интенсивности потока излучения, прошедшего через контрольный образец, коэффициент которого принимается за единицу, например, воздух, и выражается формулой [2]

                                                                  (7)

Измерение проводится компенсационным методом. В монохроматический поток излучения поочередно вводятся контрольный и измеряемый образцы. Спектрофотомер СФ-16 состоит их трех основных частей:

1) монохроматора с отчетным устройством;

2) кюветного отделения;

3) камеры с приемником и усилителем и источником излучения.

Устройство монохроматора позволяет выделить их спектра источника света световые лучи с определенной длиной волны. Развертка спектра производится специальной призмой, которая может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси. Привод вращения призмы 1 (рисунок 2) соединен со шкалой длин волн, выведенной на переднюю панель монохроматора. Шкала длин волн имеет вид спирали Архимеда от 185 до 1200 нм.

Кюветная камера предназначена для размещения измеряемых и контрольных образцов. Для их крепления предусмотрены специальные держатели. Держатели для образцов устанавливаются в каретку стороной с белой точкой к оператору. Каретка с образцами перемещается с помощью рукоятки. Измерение коэффициента пропускания образцов производится при плотно закрытой крышке кюветного отделения.

Фотоэлементы и усилитель размещены в отдельной камере. Включение фотоэлементов производится при помощи ручки 2. Если ручка находится в положении «Ф», в схему включен сурьмяно-цезиевый фотоэлемент, если в положении «К» - в схему включен кислородно-цезиевый фотоэлемент. В камере помещен также потенциометр темнового тока 9. Излучение на фотоэлемент попадает через окно в камере, закрываемое шторкой, механически связанной с переключателем 10.


Рисунок 2 – Внешний вид спектрофотометра СФ-16

На основании спектрофотометра рядом с монохроматором располагаются отсчетный потенциометр со шкалами, откалиброванными в процентах пропускания D и единицах плотности ρ, и миллиамперметр с условным нулем. Внизу расположена ручка 2 отсчетного потенциометра, ручка 3 переключения пределов измерения, ручка 4 переключателя грубой компенсации темнового тока, ручка 5 изменения чувствительности ступенями и ручка 6 плавного изменения чувствительности.

Ручка переключения пределов измерения имеет четыре положения: положение «ВЫКЛ» соответствует выключенному отсчетному потенциометру; положение «1» изменению от 0 до 100%; положение «2» - изменению от 0 до 10%; положение «3» - измерение от 90 до 100%.

В спектрофотометре используются два источника непрерывного света: дейтериевая лампа для работы в области  от 340 до 1100 нм. Смена источников излучения производится в диапазоне от 340 до 350 нм путем переключения зеркального конденсатора источника света. Излучение от источника света входит в монохроматор через специальное окно. Питание источника осуществляется через стабилизатор, который представляет собой отдельный блок, закрытый кожухом. На передней панели стабилизатора расположены: ручка реостата регулировки тока накаливания дейтериевой лампы (ртутной) 13, ручка включения сетевого напряжения и лампы накаливания 14, тумблер включения дейтериевой, ртутной лампы или лампы накаливания в цепь стабилизатора 15, кнопка включения высокого напряжения 12.


Рисунок 3 – Оптическая схема монохроматора

Оптическая схема монохроматора приведена на рисунке 3. Излучение от одного из источников излучения 1 попадает на линзу 2, расположенную вблизи входной щели 3. прошедшее через входную щель излучение попадает на зеркальный объектив 4 и, отразившись, параллельным пучком направляется на линзу 5 с алюмированной гранью. Пройдя через призму и отразившись от алюминированной грани, диспергированный пучок направляется обратно на объектив и фокусируется ими на входной щели 6, расположенной над входной щелью. При вращении призмы монохроматической излучение различных длин волн проходит через выходную щель 6, линзу 7, диафрагму 8, контрольный или измерительный образец 9, защитную пластинку 10 и попадает на светочувствительный слой фотоэлемента 11.