Ziyosfera

Optik spektrometr

Панжара спектрометрининг схемаси
Панжара спектрометрининг ички тузилиши: ёруғлик чап томондан келади ва юқори ўрта акс эттирувчи панжарада тарқалади. Кейин ёруғликнинг тўлқин узунлиги юқори ўнг бурчакдаги тирқиш орқали танланади.

Оптик спектрометр (спектрофотометр, спектрограф ёки спектроскоп) электромагнит спектрнинг маълум бир қисмидаги ёруғлик хусусиятларини ўлчаш учун ишлатиладиган асбоб бўлиб, одатда материалларни аниқлаш учун спектроскопик таҳлилда қўлланади [1]. Ўлчанадиган ўзгарувчи кўпинча ёруғликнинг нурланишидир, лекин, масалан, қутбланиш ҳолати ҳам бўлиши мумкин. Мустақил ўзгарувчи одатда ёруғликнинг тўлқин узунлиги ёки фотон энергиясига тўғридан-тўғри пропорционал бўлган бирликдир бу бирликлар тенгдир, масалан, тўлқин узунлиги билан ўзаро боғлиқ бўлган ўзаро сантиметр ёки электрон волт.

Спектрометр спектроскопияда спектрал чизиқлар ҳосил қилиш ва уларнинг тўлқин узунлиги ва интенсивлигини ўлчаш учун ишлатиладиган чизиқдир. Спектрометрлар оптик бўлмаган тўлқин узунликларининг кенг диапазонида, гамма нурлари ва рентген нурларидан тортиб то узоқ инфрақизилгача ишлаши мумкин. Агар асбоб спектрни нисбий эмас, балки мутлақ миқёсда ўлчаш учун мўлжалланган бўлса, у одатда спектрофотометр деб аталади. Спектрофотометрларнинг аксарияти кўринадиган спектрга яқин спектрал ҳудудларда қўлланадиган турларидан биридир.

Воқеа содир бўлган оптик қувватни ўлчаш учун созланган спектрометрни спектрорадиометр дейилади [2].


Умуман олганда, ҳар қандай махсус асбоб спектрнинг турли қисмларини ўлчаш учун ишлатиладиган турли хил техникалар туфайли ушбу умумий диапазоннинг кичик бир қисмида ишлайдиган бўлиб қолади. Оптик частоталар остида (яъни, микротўлқинли ва радиочастоталарда) спектр анализатори яқиндан боғлиқ бўлган электрон қурилмадир.

Спектрометрлар кўплаб соҳаларда қўлланади. Масалан, улар астрономияда жисмларнинг нурланишини таҳлил қилиш ва уларнинг кимёвий таркибини чиқариш учун ишлатилади. Спектрометр ёруғликни спектрга ёйиш учун призма ёки панжарадан фойдаланади. Бу астрономларга кўплаб кимёвий элементларни ўзига хос спектрал чизиқлар орқали аниқлаш имконини бериши билан ёрдам қилади. Ушбу чизиқлар водород алфа, бета ва гамма чизиқлари каби уларни келтириб чиқарадиган элементлар учун номланади. Ёрқин обект ёрқин спектрал чизиқларни кўрсатади. Қоронғи чизиқлар ютилиш орқали, масалан, газ булутидан ўтадиган ёруғлик орқали ҳосил бўлади ва бу ютилиш чизиқлари кимёвий бирикмаларни ҳам аниқлай олади. Коинотнинг кимёвий таркиби ҳақидаги кўп билимларимиз спектрлардан келиб чиқиши исботлаб берилган.

Спектроскоп

Турли хил диффракцияга асосланган спектрометрларни таққослаш: кўзгу оптикаси, синиши оптикаси, толали/интеграл оптика 

Спектроскоплар кўпинча астрономияда ва кимёнинг баъзи соҳаларида қўлланади. Дастлабки спектроскоплар ёруғликнинг тўлқин узунликларини белгиловчи даражали призмалар эди. Замонавий спектроскоплар, одатда, автоматлаштирилган ва компютер томонидан бошқариладиган дифраксион панжара, ҳаракатланувчи тирқиш ва қандайдир фотодетектордан фойдаланади. Сўнгги ютуқлар диффракция панжаралари бўлмаган бир қатор миниатюралаштирилган спектрометрларда ҳисоблаш алгоритмларига бўлган ишончнинг ортиб бораётганини кўрсатди, масалан, оддий қарасак CCД чипида квант нуқтали филтрли массивларни [3] ёки битта наноструктурада амалга ошириладиган бир қатор фотодетекторлардан фойдаланиш орқали [4].

Жозеф фон Фраунгофер биринчи замонавий спектроскопни призма, дифраксион ёриқ ва телескопни спектрал рухсатни оширувчи ва бошқа лабораторияларда такрорланиши мумкин бўлган тарзда бирлаштириб яратди. Фраунгофер биринчи дифраксион спектроскопни ҳам ихтиро қилди [5]. Густав Роберт Кирчҳофф ва Роберт Бунсен кимёвий таҳлилда спектроскопларни қўллашни кашф этдилар ва сезий ва рубидийни кашф қилиш учун ушбу ёндашувдан фойдаланганлар [6] [7]. Кирчҳофф ва Бунсен таҳлиллари юлдуз спектрларини, жумладан Фраунгофер чизиқларини кимёвий тушунтиришга имкон берди [8].

Материал қиздирилганда, у материалнинг атом тузилишига хос бўлган ёруғлик чиқаради. Муайян ёруғлик частоталари шкалада бармоқ излари деб ҳисобланиши мумкин бўлган аниқ белгиланган чизиқларни келтириб чиқаради. Мисол учун, натрий элементи 588,9950 ва 589,5924 нанометрларда натрий Д-чизиқлари деб номланувчи жуда характерли иккиланган сариқ чизиққа эга бўлгани туфайли, уларнинг ранги паст босимли натрий буғли чироқни кўрган ҳар бир кишига таниш бўлади.

19-аср бошларида спектроскопнинг асл дизайнида ёруғлик тирқишга кирди ва коллимация қилувчи линза нурни параллел нурларнинг ингичка нурига айлантирди. Кейин ёруғлик призмадан (қўлда ушлаб туриладиган спектроскопларда, одатда Амиcи призмаси) ўтиб, нурни спектрга айлантирди, чунки дисперсия туфайли турли тўлқин узунликлари турли миқдорда синган. Кейин бу тасвирни тўғридан-тўғри ўлчаш имконини берувчи спектрал тасвирга кўчирилган масштабли найча орқали кўриб чиқилди бу тажриба орқали ҳисоблайдилар.

Фотографик плёнканинг ривожланиши билан аниқроқ спектрограф яратилди. У спектроскоп билан бир хил принципга асосланган эди, лекин унинг кўриш трубкаси ўрнига камера бор эди. Сўнгги йилларда фотокўпайтирувчи трубка атрофида қурилган электрон схемалар камерани алмаштириб, реал вақт режимида спектрографик таҳлилни анча юқори аниқлик билан амалга ошириш имконини берди. Спектрографик тизимларда плёнка ўрнига фотосенсорлар массивлари ҳам қўлланади, бу плёнка ёрдамида чиқарилади.

Замонавий спектрографларда ултрабинафша, кўринадиган ва ИҚ спектрига яқин диапазонларда спектр одатда тўлқин узунлиги бирлиги учун фотон сони (нм ёки мкм), тўлқин сони (мкм -1, см -1), частота (ТҲз) кўринишида берилади.), ёки энергия (эВ), абсcисса билан кўрсатилган бирликлар билан. Ўрта ва узоқ ИҚ оралиғида спектрлар одатда тўлқин узунлиги бирлиги (мкм) ёки тўлқин сони (см -1) учун ватт бирликларида ифодаланади. Кўп ҳолларда спектр бирликлар қолдирилган ҳолда кўрсатилади (масалан, ҳар бир спектрал канал учун „рақамли ҳисоблар“ деб аталиши керак бўлган).

Одатда кўринадиган спектрометрлар учун ишлатиладиган тўртта абсcисса турларини таққослаш.
Одатда инфрақизил спектрометрлар учун ишлатиладиган тўртта абсcисса турларини таққослаш.

Гемологияда

Гемологлар қимматбаҳо тошларнинг ютилиш спектрларини аниқлаш учун кўпинча спектроскоплардан фойдаланадилар ва шу билан улар қандай марваридни ўрганаётгани ҳақида хулоса чиқаришга имкон бериши керак бўлган ишдир [9]. Гемолог марвариднинг аниқ идентификаторини торайтиришга ёрдам бериш учун улар кузатадиган ютилиш спектрини турли қимматбаҳо тошлар учун спектрлар каталоги билан солиштириши мумкин.

Спектрографлар

Призмага асосланган жуда оддий спектроскоп
КМОС спектрографи. [10]
Онджежовдаги Чехия астрономик институтида горизонтал қуёш спектрографи, Чехия

Юлдуз ва қуёш спектрографи

Юлдузларнинг спектрал таснифи ва асосий кетма-кетликнинг очилиши, Хаббл қонуни ва Ҳуббле кетма-кетлиги фотографик қоғоздан фойдаланган ҳолда спектрографлар ёрдамида амалга оширилди. Келгуси Жеймс Уэбб космик телескопи яқин инфрақизил спектрограф (НИРСпеc) ва ўрта инфрақизил спектрографни (МИРИ) ўз ичига оладиган бир туридир.

Эчелле спектрографи

Эчелле спектрографи бир-бирига нисбатан 90 даража айлантирилган ва бир-бирига яқин жойлашган иккита диффракция панжарасидан фойдаланади. Шунинг учун тирқиш эмас, кириш нуқтаси ишлатилади ва CCД-чип спектрни ўз ичига қайд қилади. Иккала панжара ҳам кенг оралиқларга эга ва бири фақат биринчи тартиб кўринадиган тарзда ёнади, иккинчиси эса кўплаб юқори тартиблар билан ёнади, шунинг учун CCДга жуда нозик спектр тақдим этиладиган соҳалардандир.

Манбалар

  1. ↑ Бутлер, Л. Р. П.; Лақуа, К. (1995). "Номенcлатуре, сймболс, униц анд тҳеир усаге ин спеcтрочемиcал аналйсис-ИХ. Инструментатион фор тҳе спеcтрал дисперсион анд исолатион оф оптиcал радиатион (ИУПАC Реcоммендатионс 1995)". Пуре Аппл. Чем. 67 (10): 1725–1744. дои:10.1351/паc199567101725. ҳттп://иупаc.орг/публиcатионс/паc/67/10/1725/. "А спеcтрометер ис тҳе генерал терм фор десcрибинг а cомбинатион оф спеcтрал аппаратус wитҳ оне ор море детеcторс то меасуре тҳе интенситй оф оне ор море спеcтрал бандс." 
  2. ↑ Счнеидер, Т.. CИЭ 250:2022 Спеcтрорадиометриc Меасуремент оф Оптиcал Радиатион Соурcес. Виэнна: CИЭ - Интернатионал Cоммиссион он Иллуминатион, 2022. ИСБН 978-3-902842-23-7. 
  3. ↑ Бао, Жиэ; Баwенди, Моунги Г. (2015-07-01). "А cоллоидал қуантум дот спеcтрометер" (эн). Натуре 523 (7558): 67–70. дои:10.1038/натуре14576. ИССН 1476-4687. ПМИД 26135449. ҳттпс://www.натуре.cом/артиcлес/натуре14576. 
  4. ↑ Янг, Зонгйин; Алброw-Оwен, Том; Cуи, Ҳанхиао; Алехандер-Wеббер, Жаcк; Гу, Фухинг; Wанг, Хиаому; Wу, Тиэн-Чун; Зҳуге, Мингҳуа эт ал. (2019-09-06). "Сингле-наноwире спеcтрометерс". Сcиэнcе 365 (6457): 1017–1020. дои:10.1126/сcиэнcе.аах8814. ПМИД 31488686. ҳттпс://www.сcиэнcе.орг/дои/абс/10.1126/сcиэнcе.аах8814. 
  5. ↑ Бранд, Жоҳн C. Д.. Линес оф Лигҳт: Тҳе Соурcес оф Дисперсиве Спеcтросcопй, 1800–1930. Гордон анд Бреач Публишерс, 1995 — 37–42-бет. ИСБН 978-2884491624. 
  6. ↑ Wеэкс, Марй Элвира (1932). "Тҳе дисcоверй оф тҳе элеменц. ХИИИ. Соме спеcтросcопиc дисcовериэс". Жоурнал оф Чемиcал Эдуcатион 9 (8): 1413–1434. дои:10.1021/эд009п1413. 
  7. ↑ „Роберт Бунсен“. инфоплеасе. Пеарсон Эдуcатион (2007). Қаралди: 2011-йил 21-ноябр.
  8. ↑ Бранд 1995, с. 63
  9. ↑ „Спеcтросcопе - Тҳе Гемологй Прожеcт“. гемологйпрожеcт.cом. Қаралди: 2022-йил 4-январ.
  10. ↑ „Поwерфул Неw ВЛТ Инструмент Арривес ин Чиле“. ЭСО Анноунcемент. Қаралди: 2012-йил 11-октябр.

Библиография

Ташқи ҳаволалар

"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/19914441" dan olindi