Monochromátory jsou optická zařízení, pomocí kterých se ze spektra mechanicky vymezí určitá jeho část.
Jedná se o složené optické členy sestávající z:
· vstupní štěrbiny
· pomocné optiky
· disperzního prvku (mřížka, hranol)
· výstupní štěrbiny
Poloha štěrbin je neměnitelná, požadovaná vlnová délka se nastavuje přímým otáčením disperzního prvku.
Monochromátory umožňují separovat užší pásmo vlnových délek než vícevrstvé filtry, a to kontinuální změnou vlnové délky, jsou obligatorním optickým prvkem všech spektrofotometrů.
Spektrální šířka pásu záření procházejícího výstupní štěrbinou závisí na:
· její šířce
· disperzi hranolu nebo mřížky
· délce dráhy paprsku mezi disperzním prvkem a výstupní štěrbinou
· množství rozptýleného záření
Maximální kvalita monochromatického záření je definována jako efektivní spektrální šířka pásu (je obdobou spektrální pološířky definující kvalitu filtru).
Disperzní prvky:
Hranol se používá jen jako doplňkový optický člen u velmi sofistikovaných spektrofotometrů. Zde se využívá přednost hranolu, že se vlnové délky po lomu hranolem nepřekrývají. Hranol má ale podstatnou nevýhodu v tom, že lomí kratší vlnové délky více než delší vlnové délky a to vyvolává nelineární rozptyl vlnových délek.
Mřížka světlo ohýbá (na rozdíl od hranolu) a umožňuje jeho lineární rozptyl.
Mřížka pracuje na principu odrazu nebo propuštění světla a má < 2000 vrypů/mm. Více rozšířené jsou mřížky reflexní než absorpční, neboť u reflexních mřížek nedochází ke ztrátám absorpcí, umožňují vyšší propustnost světla a tedy dosažení vyšší citlivosti měření.
Nevýhodou mřížek je překryv spektrálních řádů. Tuto optickou vadu lze odstranit filtrem nebo hranolem.
Podle konstrukce mohou být mřížky rovinné nebo sférické. Rovinné (planární) mřížky jsou jednodušší a levnější, ale vyžadují zpravidla v optickém vybavení další pomocné prvky (obvykle čočky) pro úpravu paprsku. Sférické (Rowlandovy) mřížky v sobě obsahují jak rozptylový tak kolimační prvek (kulový nebo parabolický povrch), mají vyšší propustnost než rovinná mřížka v kombinaci s čočkou, ale jsou mnohem dražší. Tvoří součást nejkvalitnějších a nejdražších spektrofotometrů.
Výstupní štěrbina je poslední součástí monochromátoru. Výrobci umožňují u spektrofotometrů střední a vyšší třídy nastavení velikosti štěrbiny. Zmenšením průměru se zvýší rozlišovací schopnost (pásmo vlnových délek je užší), ale současně se snižuje propustnost. Při nevhodném zmenšení výstupní štěrbiny se projeví difrakce separované vlny (štěrbina působí jako další mřížka).
Další
informace:
Petr Štern, Jaroslava
Vávrová