Zdroje UV a viditelného záření
Zdroje světla, které se využívají při optických metodách jsou buď tepelné nebo závislé na elektrickém výboji v plynech. Nejčastějším zdrojem je wolframová žárovka s atmosférou, obsahující páry jódu.
|
|
Spektrum odpovídající teplotě 4000 °C nelze využít v praxi, protože wolframové vlákno žárovky by se rozteklo. Z obrázku je také zřejmé, že nízké žhavení vlákna žárovky velmi podstatně snižuje její svítivost.
Intenzivnějším zdrojem viditelného světla je uhlíkový oblouk (b.t. ~ 4000 °C). Vzrůst teploty umožňuje větší výstupní intenzitu a tedy posun ke kratším vlnovým délkám.
Vlnová délka emisního maxima λmax [nm] se vypočítá ze vztahu, který se označuje jako Wienův zákon:
λmax.T » 3,0.106
kde T je absolutní teplota [°K]
Výbojky
Jsou světelné zdroje, které poskytují světelné záření při elektrickém výboji v plynech. Emise fotonů je vyvolána průchodem elektronů plynem (srážky způsobí elektronové, vibrační a rotační excitace). Při nízkém tlaku plynů reagují elektrony elektrického výboje s jednotlivými molekulami plynů a vzniká čárové spektrum. Při vyšším tlaku plynů dochází k vzájemné interakci mezi excitovanými molekulami plynů a emitované fotony poskytují pásová až kontinuální spektra (viz Optická spektra) .
|
Základní typy výbojek: |
|
|
|
|
- vodíkové |
|
|
|
- deutériové |
|
|
|
- xenonové |
|
|
|
- rtuťové |
|
· Vodíková výbojka se v současné době vzhledem k malé svítivosti nepoužívá.
·
Deutériová a vodíková výbojka poskytují stejné
spektrum, jenže deutériový zdroj má podstatně vyšší svítivost. Používají se
nízkotlaké deutériové výbojky (tlak 27 – 660 Pa), které mohou používat buď
vysokonapěťový elektrický výboj (~ 2500 V) nebo jen nízké napětí (~ 40 V). V
plášti výbojky se používá ve směru optiky okénko z běžného křemene (pro
vlnové délky > 200 nm) nebo litého křemene (pro vlnové délky > 185 nm),
protože sklo nepropouští UV záření. Z toho vyplývá, že i když deutériové
kontinuum je mnohem širší (165 – 375 nm), v praxi se používají vlnové
délky > 190 nm. Při nižších vlnových délkách se setkáváme nejen
s problémem konstrukce optického okénka výbojky, ale také s velmi
silnou absorpcí vzduchu. Proto jsou spektrofotometry v běžné laboratorní
praxi schopné měřit až od 190 (případně 200) nm. Pro vlnový rozsah > 375 nm
se používá wolframová žárovka s halogenovou náplní, která umožňuje měřit
v rozsahu do 900 (případně 1100) nm.
|
|
· Xenonová výbojka se konstrukcí od deutériové podstatně liší. Především je xenon ve výbojce pod vysokým tlakem (1 – 3 MPa), takže plášť xenonové výbojky musí být pevnější. Xenonová výbojka používá nízké napětí a výboj vzniká mezi dvěma wolframovými elektrodami, které jsou vzdálené 8 mm. Stabilita vznikajícího oblouku výboje není zcela uspokojivá. Jak vidíme z následujícího obrázku je xenonová výbojka intenzivním zdrojem světla v blízké UV oblasti, ale vyzařuje intenzivně také v infračervené oblasti (teplo) a proto potřebuje intenzivní chlazení (většinou chlazení vzduchem nestačí a používá se vodní plášť). Kromě problému se stabilitou zdroje má xenonová výbojka značný rozptyl záření, neboť vodní plášť nedovoluje dokonale směrovou konstrukci. Tyto faktory způsobují, že xenonová výbojka je považována za intenzivní, ale nedokonalý zdroj a ve špičkových spektrofotometrech se nepoužívá. Můžeme ji vidět v některých analyzátorech a také ve fluorimetrech nižší a střední třídy.
|
|
· Nízkotlaká rtuťová výbojka poskytuje přesně definované čárové spektrum (200 – 400 nm: 24 čar), které se využívá především pro tovární kalibraci spektrofotometrů. Některé fotometry využívají nízkotlakou rtuťovou výbojku pro měření v blízké UV a viditelné oblasti (Spektroskopie – přehled). Takto se získá s pomocí interferenčního filtru paprsek s velmi úzkým rozsahem vlnových délek, takže se zvýší specifita testu. K dispozici jsou také vysokotlaké (11 MPa) rtuťové výbojky, které ovšem poskytují pásové spektrum.
|
|
Další informace:
Petr Štern, Jaroslava
Vávrová