Modh Calabrú Ard-Beachtais le haghaidh Speictriméadar
Tá cruinneas calabraithe speictriméadar ríthábhachtach do go leor teicnící tréithrithe optúla mar speictreascópacht Raman agus trasnamhéadracht. 1–3 Go hiondúil, úsáidtear lampa calabraithe le haghaidh calabrú speictriméadar. Soláthraíonn lampaí calabrúcháin línte sainiúla, dea-shainithe ag tonnfhad aitheanta, agus sanntar iad seo d’innéacsanna picteilíní an bhrathadóra. I gcás raonta speictreach beaga, áfach, nuair nach bhfuil ach líon beag línte calabraithe ar fáil, éiríonn an calabrú míchruinn. Déanann an t-alt seo cur síos ar phrionsabail modh calabrúcháin ardchruinneas a úsáideann struchtúr ilchiseal Fabry-Perot, ag soláthar buaiceanna calabraithe géar iolracha thar an raon speictriméadar iomlán.
Modhanna calabraithe
I bhformhór na gcásanna, déantar speictriméadar a chalabrú ag baint úsáide as lampaí calabrúcháin traidisiúnta. Cé go bhfuil an modh seo simplí le húsáid, tá roinnt srianta aige; tá cur síos orthu seo thíos.
Lampaí calabrúcháin traidisiúnta
Soilsíonn lampa calabraithe an speictriméadar, agus déantar suíomhanna – ie, innéacsanna picteilín ( p ) de na línte calabraithe de thonnfhaid aitheanta (λ) – a thomhas. Tugann feisteas cearnach nó ardoird-il-iltéarmach do na sonraí (tonnfhad [λ] ag suíomhanna [ p ]) an fheidhm chalabrúcháin atá á lorg – λ( p ). Soláthraíonn lampaí calabrúcháin (m.sh., lampaí Hg/Ar) línte astaithe ag tonnfhad tugtha. Mar riail, tá réigiúin tonnfhad leathan gan aon beanna, rud a fhágann go bhfuil cruinneas calabraithe teoranta. Ina theannta sin, tá oiriúnach de chéim ard-iltéarmach (N> 3) éilíonn sé líon áirithe línte calabraithe, a d’fhéadfadh a bheith teoranta i, m.sh., speictriméadar le raonta beaga speictreach. Níl an modh traidisiúnta chomh hiontaofa, go háirithe i gcás mionspeictriméadar, a léiríonn scaipthe solais neamhlíneach go láidir. Réitíonn an modh calabraithe a bhfuil cur síos air anseo an fhadhb seo trí úsáid a bhaint as eilimint optúil bhreise a ghineann sraith línte tagartha atá scaipthe go cothrom d’aon raon ar leith.
Scagaire tagartha Fabry-Perot
Is í an phríomheilimint a úsáidtear ná scagaire tagartha Fabry-Perot (FRF), a dhéantar de ghnáth de chiseal spacer trédhearcach a chríochnaíonn dhá scáthán ardfhrithchaiteacha ( Fíor 1 ). Cruthaíonn soilsiú leathanbhanda le solas bán uasmhéideanna tarchurtha géara iolracha de dhéine comhchosúil a dháileadh thar an raon speictriméadar iomlán. Is éard a bhí san FRF a úsáideadh i dturgnaimh na n-údar ná dhá bhileog mica droma-airgid i dteagmháil dhíreach lena chéile. Baineadh úsáid as Mica, arb é an t-ábhar ciseal spacer é, mar gheall ar a airíonna scoilteachta den scoth agus ar a chumas bileoga móra aonchineálacha a sholáthar. 4
Má tá a fhios go beacht ar thiúsanna agus ar innéacsanna athraonta gach sraithe den FRF, is féidir an speictream tarchurtha a ríomh agus is féidir tonnfhaid a shannadh do na suíomhanna uasta ar an eagar picteilín. Mar sin féin, is é an tiús ciseal spacer cruinn, a priori, nach bhfuil ar eolas, agus is féidir athrú freisin le linn an nós imeachta calabrú (m.sh., mar gheall ar leathnú teirmeach). Dá bhrí sin, tá sé dosheachanta tiús ciseal spacer cruinn a chinneadh ag an am céanna le linn an nós imeachta calabrúcháin. Réitíonn algartam atriallach a forbraíodh an fhadhb seo trí dhá líne calabraithe de lampa calabraithe a úsáid mar línte ancaire. 4
Tástáil chruinneas turgnamhach
Léirítear beachtas an algartam calabrúcháin ag baint úsáide as an socrú turgnamhach i bhFíor 2 . Ar dtús, aimsíodh dhá líne thagartha (RL3: 435 nm agus RL7: 697 nm) de lampa calabraithe CAL-2000 Hg/Ar ( Ocean Optics , Dunedin, FL) le haghaidh calabrú líneach tosaigh. Ansin, shoilsigh lampa halaigine FRF le tiús ciseal spacer de 15.6 μm. Bailíodh an solas tarchurtha ag snáithín gloine agus treoraíodh é chuig an speictriméadar chun coinníollacha ionchúplála dea-shainithe a chinntiú. Úsáideadh mionspeictriméadar USB 2000+ ó Ocean Optics ( Tábla 1 ) chun an speictream a bhrath. Ar deireadh, feistíodh iltéarmach ochtú céim ar na sonraí (tonnfhad [λ] ag suíomhanna [ p ]). D’fhonn feidhmíocht an algartam a imscrúdú, rinneadh comparáid idir cruinneas an mhodha calabrúcháin agus cruinneas an chalabrúcháin thraidisiúnta. Chun seo, braitheadh go léir tagartha
Baineadh úsáid as línte (RL1-8) agus feistíodh iltéarmach tríú céim ar na sonraí (tonnfhad [λ] ag suíomhanna [ p ]). Cinneadh an cruinneas calabraithe turgnamhach comhfhreagrach trí na difríochtaí idir tonnfhaid na gcuar calabraithe agus na cinn beachta atá ar eolas ó na línte mearcair/argóin a ríomh:
Rinneadh cuaire, κ = λ calib –λ lin , den chuar calabrúcháin a chinneadh tríd an difríocht tonnfhad idir an gnáthchalabrú agus an calabrú líneach tosaigh a ríomh.
Torthaí
Tá torthaí na tástála cruinnis breactha i bhFíor 2. Léiríonn an cruinneas calabrúcháin (barr) cé chomh maith agus a atáirgeann an fheidhm chalabrúcháin na tonnfhaid tagartha tomhaiste. Is é 0.4 Å cruinneas calabraithe an ghnáthmhodh calabrúcháin (triantáin), ach bíonn cruinneas níos fearr ná 0.2 Å (ciorcail) de thoradh an mhodha nua. Léiríonn cuaire κ (Fíor 2, lár) de na cuair chalabrú neamhlíneacht an scaipthe solais sa mhionspeictriméadar. Taispeántar an FRF agus speictream lampa calabrúcháin ag bun Fíor 2.
Mar thoradh ar an modh nua calabrúcháin tá beachtas calabraithe níos fearr ná an modh traidisiúnta. Ina theannta sin, is féidir neamhlíneachta de bharr saobhadh gráta nó scaipthe innéacs athraonta san ábhar spásaire a bhrath. 5
Conclúid
Is é an buntáiste a bhaineann leis an modh calabrúcháin a bhfuil cur síos air anseo ná go bhfuil ar a chumas mionspeictriméadar neamhlíneach a chalabrú le haghaidh raonta speictreach nach bhfuil ach cúpla líne tagartha ar fáil iontu. Cumasaíonn na buaiceanna calabrúcháin breise ón FRF feistis d’ord níos airde polynomial, rud a fhágann go mbíonn cruinneas calabraithe níos airde. Nocht an modh nua cruinneas calabraithe faoi bhun 0.2 Å, atá ar a laghad dhá uair chomh cruinn leis an gcalabrú traidisiúnta. Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara go bhfuarthas an toradh seo trí úsáid a bhaint as méid suntasach línte calabraithe don ghnáthchalabrú. I raonta ina bhfuil níos lú línte ar fáil, thiocfadh an difríocht níos doimhne, rud a thaispeánfadh cumhacht an mhodha calabraithe.
Tagairtí
- Dorrer, c. J. Rogha Soc. Táim. b 1999 , 16 (7), 1160.
- Fountain, AW; Vickers, TJ et al. Appl. Spectrosc. 1998 , 52 (3), 462.
- Hamaguchi, HO Appl. Spectrosc. Athr. 1988 , 24 (1–2), 1378.
- Perret, E.; Balmer, TD et al. Appl. Spectrosc. 2010 , 64 , 1139.
- Iosraelachvili, JN; Adams, GE J. Ceimic. Soc. I bhfad. tras. mé 1978 , 74 , 9758.
Is Eolaí é an Dr. Perret, Paul Scherrer Institut , 5232 Villigen, An Eilvéis; teil .: +41 3401394; ríomhphost: edithfu@gmail.com. Is Innealtóir Ábhar é an Dr. Balmer, ETH Zurich , Zurich, an Eilvéis. Gabhann na húdair buíochas le Ocean Optics (Dunedin, FL) as a dtacaíocht chun speictriméadar éagsúla a thástáil. Mhaoinigh Fondúireacht Náisiúnta na hEilvéise (Bern, an Eilvéis) an obair seo.
Recent Comments