3.11. Вакуумная спектроскопия
Вакуумная спектроскопия – спектроскопия коротковолновой уль- трафиолетовой области и мягких рентгеновских лучей (длиной волны 200–0,4 нм).
Излучение в этом диапазоне длин волн сильно поглощается в воз- духе, поэтому в вакуумной спектроскопии спектральный прибор, при- ѐмник и источник излучения помещают в герметическую камеру, из ко- торой откачан воздух до давления 10
-2 –10
-3 н/м
2 ). Камеру часто напол-
няют инертными газами (например, гелием), которые не поглощают из- лучение. Источником излучения в вакуумной спектроскопии служит высоковольтная вакуумная искра, работающая при напряжении 50 кВ и искровом промежутке около 1 мм. Установка, создающая искру, поме- щена в одной камере со спектральным прибором. Кроме того, в качестве источников излучения в вакуумной спектроскопии используют газовые разряды, электрические искры, рентгеновские трубки, а также плазму, образующуюся в вакууме при фокусировке мощного импульсного ла- зерного излучения на твердую мишень.
Важным способом получения спектров в вакуумной спектроскопии является пучково-пленочный метод, в котором атомные или ионные спектры возбуждаются при прохождении через тонкую фольгу пучка быстрых ионов.
Приборы и методы, применяемые в вакуумной спектроскопии, об- ладают особенностями, обусловленными непрозрачностью обычных оп- тических материалов для коротковолновой области. Для длин волн меньше 110 нм вместо приборов с обычными призмами и линзами при- меняют спектрографы с вогнутыми дифракционными решѐтками из стекла либо изогнутыми кристаллами (например, слюда), действующи- ми как дифракционная решѐтка. Такие решетки обладают как дисперги-
140
рующим, так и фокусирующим свойствами, и поэтому могут быть прак- тически единственными деталями спектрального прибора. Способы по- строения спектральных приборов могут быть различными, чаще всего используется схема, сочетающая в себе вращение дифракционной ре- шетки и ее перемещение вдоль биссектрисы угла, образованного лини- ями между вершиной решетки и входной и выходной щелями. В совре- менных приборах обеспечивается максимум потока излучения, мини- мальный астигматизм и поляризация, автоматическая фокусировка во всем рабочем диапазоне длин волн, автоматическая замена дифракци- онных решеток, работа в режиме спектрометра или спектрографа (рис. 3.70).
Рис. 3.70. Спектрометры McPherson 15 (слева) и McPherson 231 М4
Для регистрации спектров в вакуумной спектроскопии применяют- ся маложелатиновые фотоматериалы и фотоэлектрические приемники: фотодиоды, ионизационные камеры, счетчики фотонов, фотоумножите- ли. Для градуировочных целей в вакуумной спектроскопии используют- ся термопары.
Исследование спектров испускания и поглощения в ультрафиоле- товой области имеет большое значение для изучения строения внутрен- них электронных оболочек атома, систематики атомных и электронных молекулярных спектров, для расшифровки спектров звѐзд и туманно- стей. Особенно большое значение имеет вакуумная спектроскопия для физики высокотемпературной плазмы.
Контрольные вопросы
1. В чем состоят особенности спектрометрической аппаратуры для вакуумной спектроскопии?
2. Схема построения, основные характеристики спектрального при- бора.
141
3. Источники излучения в вакуумной спектроскопии. 4. Применение вакуумной спектроскопии.
- Глава 1. Отбор и подготовка пробы к анализу
- 1.1. Отбор пробы
- 1.2. Отбор пробы газов
- 1.3. Отбор проб жидкостей
- 1.4. Отбор пробы твердых веществ
- 1.5. Способ отбора
- 1.6. Потери при пробоотборе и хранение пробы
- 1.7. Подготовка пробы к анализу
- Глава 2. Статистическая обработка результатов
- 2.1. Погрешности химического анализа. Обработка результатов измерений
- 2.2. Систематическая ошибка
- 2.3. Оценка точности и правильности измерений при малом числе определений
- 2.4. Доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность)
- 2.5. Аналитический сигнал. Измерение
- Глава 3. Спектральные методы исследования веществ
- 3.1. Абсорбционная спектроскопия
- 3.1.1. Фотометрический анализ
- 3.1.1.1. Выбор длины света и светофильтра в фотометрическом анализе
- 3.1.1.2. Основные приемы фотометрического анализа
- 3.1.1.3. Анализ смеси окрашенных веществ
- 3.1.1.4. Аппаратура, используемая в анализе
- 3.1.1.5. Нефелометрия и турбидиметрия
- 3.1.2. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- 3.1.2.1. Основы метода
- 3.1.2.2. Аппаратура, используемая в анализе
- 3.2. Эмиссионный спектральный анализ
- 3.2.1. Происхождение эмиссионных спектров
- 3.2.2. Источник возбуждения
- 3.2.3. Качественный анализ
- 3.2.4. Количественный анализ
- 3.2.5. Схема проведения аэса
- 3.2.6. Аппаратура, используемая в анализе
- 3.2.6.1. Принцип работы универсального стилоскопа
- 3.2.6.2. Принцип работы спектрографа
- 3.2.6.3. Принцип работы микрофотометра
- 3.3. Фотометрия пламени
- 3.3.1. Чувствительность анализа
- 3.3.2. Количественное определение элементов
- 3.3.3. Измерение интенсивности излучения
- 3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени
- 3.4. Методы колебательной спектроскопии. Ик-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния
- 3.4.1. Основы методов
- 3.4.2. Спектры ик и комбинационного рассеяния (кр)
- 3.4.3. Аппаратура, используемая в анализе
- 3.5. Люминесцентный анализ
- 3.5.1. Классификация и величины, характеризующие люминесцентное излучение
- 3.5.2. Основы метода
- 3.5.3. Аппаратура, используемая в анализе
- 3.6. Рентгеновская спектроскопия
- 3.6.1. Основные методы
- 3.6.1.1. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
- 3.6.1.2. Рентгеновский спектр
- 3.6.2. Рентгено-эмиссионный анализ
- 3.6.2.1. Качественный анализ
- 3.6.2.2. Количественный анализ
- 3.6.2.3. Аппаратура
- 3.6.3.2. Аппаратура метода
- 3.6.4. Рентгено-абсорбционный анализ
- 3.6.5.1. Основы метода
- 3.6.5.2. Аппаратура
- 3.7. Радиоспектроскопические методы
- 3.7.1. Основы метода
- 3.7.2. Электронный парамагнитный резонанс
- 3.7.3. Ядерно-магнитный резонанс
- 3.7.3.1. Основы метода
- 3.7.3.2. Аппаратура
- 3.7.4. Ядерный квадрупольный резонанс
- 3.7.5. Другие методы радиоспектроскопии
- 3.8. Ядерная спектроскопия
- 3.8.4. Нейтронная спектроскопия
- 3.9. Лазерная спектроскопия
- 3.10. Электронная спектроскопия
- 3.10.1. Фотоэлектронная спектроскопия
- 3.10.2. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
- 3.11. Вакуумная спектроскопия
- 3.12. Ультрафиолетовая спектроскопия
- Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа
- 4.1. Принцип действия масс-спектрометра
- 4.2. Виды масс-анализаторов
- 4.3. Элементный анализ
- 4.4. Интерпретация масс-спектров
- Глава 5. Хроматографические методы
- 5.1. Классификация хроматографических методов
- 5.2. Хроматографические параметры
- 5.3. Теория хроматографического разделения
- 5.4. Теория теоретических тарелок
- 5.5. Кинетическая теория хроматографии
- 5.6. Аппаратура
- 5.7. Качественный анализ
- 5.8. Количественный анализ
- 5.9. Газовая хроматография
- 5.9.1. Газотвердофазная хроматография
- 5.9.2. Газожидкостная хроматография
- 5.10. Жидкостная хроматография
- Глава 6. Электрохимические методы
- 6.1. Основные понятия электрохимии
- 6.1.1. Электрохимическая ячейка и ее электрический эквивалент
- 6.1.2. Индикаторный электрод и электрод сравнения
- 6.1.3. Гальванический элемент
- 6.1.4. Электрохимические системы
- 6.1.4.1. Равновесные электрохимические системы
- 6.1.4.2. Неравновесные электрохимические системы
- 6.2. Потенциометрия
- 6.2.1. Прямая потенциометрия (ионометрия)
- 6.2.2. Потенциометрическое титрование
- 6.2.3. Аппаратура
- 6.3. Кулонометрия
- 6.3.1. Прямая кулонометрия
- 6.3.2. Кулонометрическое титрование
- 6.4. Вольтамперометрия
- 6.4.1. Амперометрическое титрование
- 6.4.2. Титрование с двумя индикаторными электродами
- 6.5. Кондуктометрический метод анализа
- Глава 7. Методы термического анализа
- 7.1. Термогравиметрия и дтг
- 7.2. Метод дифференциального термического анализа
- 7.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
- 7.4. Дериватография
- 7.5. Дилатометрия и другие термические методы анализа
- Глава 8. Дифракционные методы анализа
- 8.1. Основы теории дифракции
- 8.2. Методы дифракционного анализа
- Глава 9. Микроскопические методы анализа
- 9.1. Световая микроскопия
- 9.2. Электронная микроскопия
- 9.2.1. Растровая электронная микроскопия
- 9.2.1.1. Аппаратура метода рэм
- 9.2.1.2. Использование вторичных и отраженных электронов в рэм
- 9.2.1.3. Типы контраста в растровой электронной микроскопии
- 9.2.1.4. Выбор условий работы рэм и подготовка образцов
- 9.2.1.5. Объекты исследования и их подготовка
- 9.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- 9.2.2.1. Общая характеристика пэм
- 9.2.2.2. Аппаратура метода
- 9.2.2.3. Разновидности метода пэм
- 9.3. Сканирующие зондовые методы исследования
- 9.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия
- 9.3.2. Атомно-силовая микроскопия
- 9.3.3. Магнитосиловая зондовая микроскопия
- 9.3.4. Сканирующая микроскопия ближней оптической зоны
- Глава 3. Спектральные методы исследования веществ .................................................................................................... 25
- Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа ....................................................................................................................... 152
- Глава 6. Электрохимические методы .............................. 193 6.1. Основные понятия электрохимии .............................................. 194