ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Источники света из "Фото-люминесценция растворов" За исключением вольфрамовых ламп, которые дают истинно непрерывный спектр, и ртутных ламп низкого давления, которые дают линейчатый спектр, все упоминаемые ниже источники имеют смешанный спектр, содержащий как сплошное, так и линейчатое излучение. Количественное выражение относительных интенсивностей линий и континуума представляет собой особую проблему, так как световой поток от монохроматической линии выражается в Эйнштейнах на секунду, а поток от континуума — в Эйнштейнах на секунду и на единичную ширину полосы. Эта проблема уже упоминалась выше, далее она будет обсуждена более подробно, чтобы читатель мог получить максимальную информацию на основе спектрального распределения источников света. [c.154] Спектр записывается с очень узкой входной щелью и широкой выходной щелью, соответствующей ширине полосы Л з. Линия спектра дает прямоугольный сигнал с площадью а, а фон дает гладкую кривую. Сравнивая площадь а с площадью под кривой между Я, и Яг, можно определить отношение испускания линии к испусканию фона в этом интервале длин волн. [c.156] Лампа низкого давления имела форму и образной трубки длиной около 340 мм, из которых излучали лишь 40 мм. Лампа может работать с мощ,ностью в 10 раз больше указанной, при этом соответственно увеличивается интенсивность спектра. [c.161] испускаемый телом, нагретым до высокой температуры, называется тепловым излучением-, этот свет отличается от света, испускаемого в результате возбуждения другими способами, т. е. [c.162] Вольфрамовая лампа фактически не является абсолютно черным телом. Ее полное испускание меньше, чем изображено на рис. 60. Однако форма спектра испускания б видимой области может быть аппроксимирована спектром испускания абсолютно черного тела при определенной температуре. Температуры, измеренные таким способом, называются цветовыми температурами. Цветовая температура вольфрамовой лампы немного выше ее истинной температуры например, испускание при 2800 К соответствует цветовой температуре около 2880 К, т. е. доля коротковолнового излучения немного больше, чем показано на рис. 60. Однако абсолютные интенсивности испускания при всех длинах волн меньше показанных на рисунке. [c.165] Неисправленное регистрируемое испускание ленточной лампы на 100 Вт (размеры тела накала 17 X 2,1 мм) показано на рис. 59, и в сравнении с рис. 58 видно, что она может конкурировать с ксеноновой лампой (размеры источника 5,9 X 3,6 мм) только в длинноволновой области видимого спектра, но даже здесь ее удельная яркость значительно меньше. При использовании для возбуждения в этой области она хороша тем, что имеет действительно сплошной спектр и высокоустойчива при стабилизированном питании через трансформатор. Вольфрамовую лампу имеет смысл использовать для возбуждения в длинноволновой области, когда не требуются большие интенсивности света. Для возбуждения в фиолетовой части видимого спектра она используется редко, а в ультрафиолетовой области в большинстве случаев ее лучше заменить разрядной лампой. [c.165] Вероятно, наиболее важным применением вольфрамовой лампы в фотолюминесцентных исследованиях является исполь- ова-ние ее в качестве стандарта для определения кривой спектральной чувствительности спектрометра в видимой области спектра. Стандартные лампы можно приобрести вместе с инструкцией по работе при известной цветовой температуре, из которой по уравнениям (225) или (226) можно определить спектральное распределение испускаемого видимого света. Этот метод калибровки описан в разделе III, К, 3. [c.165] Как и все газоразрядные и дуговые лампы, ксеноновые лампы имеют отрицательное сопротивление , т. е. при уменьшении тока напряжение на лампе увеличивается.. Дуговая лампа поэтому не может работать прямо от источника тока с низким импедансом она или потухнет, или взорвется. В этом случае необходимо включать в цепь балластное сопротивление (при питании постоянным током) или индуктивность (при питании переменным током). Часть напряжения источника будет падать на балласте, и при увеличении тока в цепи напряжение на лампе автоматически уменьшается. На рис. 61 изображена типичная схема цепи для включения ксеноновой лампы. Специальное пусковое устройство, необходимое для включения ксеноновой лампы, а также схема включения в цепь постоянного или переменного тока обычно прилагаются к лампе. При рабочем напряжении около 20 В лампа на 500 Вт имеет силу тока около 25 А. В случае переменного тока напряжением от 240 В в цепь последовательно с лампой включается катушка индуктивности (рис. 61), действующая как балласт, на котором в основном и падает напряжение. Для замыкания токов высокой частоты в цепь необходимо включать конденсатор. В таком режиме работы стабильность светового потока ксеноновой лампы вполне достаточна для использования в снектрофлуориметре (см. раздел III, Ж, 3). Если нужно иметь очень стабильный световой поток, лучше работать с постоянным током. [c.167] При измерении спектров флуоресценции или фосфоресценции часто нет необходимости иметь возбуждающий свет с большим набором длин волн, таким, как у источника с непрерывным спектром. Выделяя одну из линий ртутной лампы, можно получить значительно большие интенсивности при высокой чистоте спектра. Спектральное распределение света ртутной дуги зависит от давления, при котором работает лампа по этому признаку ртутные лампы делятся на три типа лампы низкого давления, или резонансные лампы, лампы среднего давления и лампы высокого давления. [c.167] Приведены обозначения возбужденных состояний и энергии уровней. Для каждого перехода указаны длины волн линий в нанометрах. [c.168] Линии 253,7 и 185 нм соответствуют переходам в основное состояние, поэтому их легко можно наблюдать также и в поглощении (поэтому они часто называются резонансными линиями). Именно по этой причине их можно получить только с лампами низкого давления. При высоких давлениях ртути, получающихся при высоких температурах в лампах среднего давления, линия становится шире, и горячая испускающая свет область окружена холодными концентрированными нарами ртути, которые почти полностью поглощают центральную часть линии. Спектр в этой области состоит поэтому из широкой линии с узким провалом около 253,7 нм (см. рис. 56, нижний спектр). [c.169] Л —ртутная лампа низкого давления Б —ксеноновая лампа высокого давления иа 500 Вт В —ртутная лампа среднего давления на 100 Вт Г —ртутная лампа сверхвысокого давления на 200 Вт. [c.170] Некоторые интенсивные линии расположены близко друг к другу, и для возбуждения они обычно выделяются вместе. (Они не разрешены на нижнем спектре рис. 56, поскольку используется мелкий масштаб.) Примерами таких линий могут служить две желтые линии 577,0—579,1 нм, группа трех линий 365,0—366,3 нм, группа линий около 313 нм и группа линий 297—303 нм. Для большинства целей такие группы можно считать достаточно монохроматичными, но при некоторых точных работах, где необходимо определять скорость поглощения света веществом, имеющим крутую кривую поглощения в области одной из групп, возникают некоторые трудности (см., например, раздел IV, А, 5). Особая трудность возникает в случае ламп высокого давления, потому что, кроме всего прочего, линии сильно расширены и интенсивность континуума значительно больше. [c.170] Многие продажные лампы среднего давления мощностью 00—200 Вт питаются от сети переменного тока 240 В с индуктивностью, включенной последовательно. Однако они могут работать и от постоянного тока с балластным сопротивлением по схеме, показанной на рис. 61 для ламп высокого давления. Работать с переменным током удобнее, и, поскольку световой поток при питании лампы среднего давления переменным током достаточно стабилен, обычно используют этот метод. Необходимо, однако, помнить, что все дуговые лампы, работающие на переменном токе, дают свет, почти полностью модулированный частотой, равной удвоенной частоте сети. Для измерения быстрой флуоресценции это не имеет значения, но для количественных измерений долгоживущей люминесценции с помощью спектрофосфориметра с прерывателем света источник модулированного света неприемлем, и в этом случае желательно использовать постоянный ток или выпрямленный переменный трехфазный ток. [c.171] Эти лампы работают при еще более высоких температурах и при давлениях в десятки и сотни атмосфер. Уширение спектральных линий, обусловленное температурой и давлением, в этом случае больше, но интенсивность континуума тоже больше (см. рис. 57). Как было сказано выше, излучение в области 255— 275 нм в этих лампах почти полностью отсутствует. Наиболее часто используются компактные лампы высокого давления. Они состоят из небольшой кварцевой колбы с двумя мощными электродами и имеют сравнительно небольшую длину дуги по конструкции эти лампы похожи на ксеноновые лампы, описанные ранее. Дуга в этом случае занимает малый объем, и за счет этого достигается очень высокая удельная яркость. Некоторые лампы имеют третий электрод для поджига, который впаян в боковую часть колбы. Малые размеры источника и большая яркость этих ламп особенно удобны при использовании их с монохроматором для выделения широких линий ртути с длиной волны более 297 нм. Они также имеют полосу испускания в области 250 нм. Спектр испускания ламп высокого давления (см. табл. 14) аналогичен по форме спектру ламп сверхвысокого давления (см. рис. 57), но линии имеют несколько меньшее ударное уширение. Выход света на 1 Вт входной мощности у этих ламп приблизительно одинаков. [c.171] Минимальные значения высоты и ширины источника, вычисленные из данных для монохроматоров, приведенных в табл. 12, даны в табл. 18. [c.174] Решеточный монохроматор ( 3 на рис. 51) с ртутной лампой высокого давления на 200 Вт. Полуширина полосы 10 нм. [c.176] Примечание. Лампа низкого давления на 100 Вт с длиной электродов 2 см каждый давала световой поток 3 10 эйнштейн/с при 254 нм через диафрагму площадью 4 см расположенную на расстоянии 2 см от лампы. [c.176] При обращении с лампами высокого давления необходима осторожность, поскольку давление газа в них велико уже при комнатной температуре, а в горячем состоянии лампу может разорвать. Необходимо работать с защитным кожухом, и после выключения его можно снимать только тогда, когда лампа остынет. Кварцевые колбы ламп среднего и высокого давления нужно по возможности меньше брать руками, так как загрязнения уменьшают пропускание. Рекомендуется после установки лампы и перед работой протереть кварц тканью, смоченной сначала этанолом, затем водой и вновь этанолом. [c.177] Вернуться к основной статье