logotype

Физические принципы спектрофотометрии

Физические принципы спектрофотометрии

Спектрофотометрия - это неразрушающий метод исследования химического состава жидких и твёрдых материалов, основанный на изучении характеристик света, прошедшего сквозь вещество или отражённого от его поверхности. Для этих целей используется излучение в ультрафиолетовом (200-400 нм), видимом (400-760 нм) и инфракрасном (более 760 нм) диапазонах длин волн. Для измерений применяются специальные приборы -фотометры.

Физические основы

Анализ основан на изменении интенсивности излучения с различными длинами волн при его взаимодействии с материей. Атомы и молекулы, из которых состоит вещество, имеют строго определённые дискретные значения энергетических уровней состояния. Их набор зависит от физической структуры и химического состава материала. Элементарные частицы при падении на них электромагнитных волн возбуждаются, поглощая для этого порцию света и переходят на более высокий энергетический уровень. Вероятность такого скачка отличается для разных значений частот.

Величина поглощения излучения при этом зависит от концентрации вещества и, конечно же, толщины слоя материала. Оптическая плотность - это десятичный логарифм отношения интенсивностей падающего и прошедшего света. Вычисление этого показателя для определённых длин волн даёт возможность рассчитать концентрацию поглощающего вещества. На этом принципе основывается работа разнообразных датчиков содержания химических соединений.

Если же необходимо определить качественный анализ состава материала, строится распределённый спектр поглощения в определённом диапазоне длин волн. В итоге получится изображение в виде набора полос. Тёмные линии в нём будут соответствовать зонам поглощения излучения. Положение этих полос на спектре как раз и определяется разницей значений энергетических уровней, между которыми осуществляется переход.

Для автоматизации исследований, промышленность выпускает линейку спектрофотометров с различными характеристиками. Например для исследований в видимом и инфракрасном диапазонах применяются модели В-1100, В-1200. Для изучения материалов в ультрафиолете - УФ-1200, УФ-1800 и другие устройства.