Caractéristiques des spectrophotomètres UV-VIS à monochromateur simple et double
Deux types de spectrophotomètres UV-VIS sont disponibles : le type à monochromateur unique et le type à double monochromateur. Comme les noms l'indiquent, le type à monochromateur unique contient un monochromateur, tandis que le type à double monochromateur en contient deux. Mais pourquoi existe-t-il deux types ? Cela explique les raisons et présente les caractéristiques de chaque type d'instrument.
1. Qu'est-ce qu'un Monochromateur ?
Un monochromateur est un mécanisme qui émet de la lumière monochromatique à partir d'une source lumineuse. Un élément dispersif, généralement un prisme ou un réseau de diffraction, est utilisé pour créer la lumière monochromatique. Un prisme divise la lumière en un spectre en exploitant le fait que l'indice de réfraction diffère selon la longueur d'onde lorsque la lumière passe à travers le verre. Un réseau de diffraction a des lignes de rainure parallèles gravées sur sa surface. Les lignes de rainure dentelées provoquent la diffraction de la lumière réfléchie et la divisent en un spectre.
La Fig. 1 montre des diagrammes schématiques de monochromateurs basés sur un prisme et un réseau de diffraction.
Fig. 1 Principes des Monochromateurs
2. Lumière Parasite
La lumière monochromatique sortant de l'ouverture du monochromateur contient une petite quantité de lumière à des longueurs d'onde autres que la longueur d'onde cible. Cette lumière est connue sous le nom de "lumière parasite". Si la lumière monochromatique projetée sur l'échantillon contient 0,01 % de lumière parasite et si l'échantillon mesuré a un pic de 3 Abs (0,1 % de transmittance) à cette longueur d'onde, alors la lumière parasite non absorbée de 0,01 % est ajoutée à la lumière transmise de 0,1 %, ce qui donne une transmittance de 0,11 %. Cela se convertit en une absorbance mesurée de 2,959, qui est 0,041 inférieure à l'absorbance réelle.
La Fig. 2 montre un exemple de mesure d'absorbance du dichromate de potassium. Il est évident que l'absorbance mesurée est inférieure à l'absorbance réelle lorsque la lumière incidente inclut de la lumière parasite.
Un spectrophotomètre à double monochromateur avec une lumière parasite extrêmement faible est utilisé pour les mesures d'échantillons avec une forte absorbance, comme montré dans la Fig. 2.
Fig. 2 Effets de la Lumière Parasite sur la Mesure du Dichromate de Potassium
3. Configuration des Instruments à Monochromateur Unique et Double
La Fig. 3 montre la différence de construction entre les instruments à monochromateur unique et à double monochromateur.
Fig. 3 Construction des Instruments à Monochromateur Unique et Double
Contrairement à un instrument à monochromateur unique, un type à double monochromateur contient deux monochromateurs en série. La lumière divisée en un spectre par le premier monochromateur (Monochromateur 1 dans le diagramme ci-dessus) est divisée à nouveau dans le second monochromateur (Monochromateur 2) pour créer une lumière monochromatique plus pure avec une lumière parasite réduite.
4. Disposition Optique et Caractéristiques des Instruments à Monochromateur Unique et Double
La Fig. 4 montre des diagrammes de chemin optique pour les spectrophotomètres UV-2600 et UV-2700 de Shimadzu.
Fig. 4 Diagrammes de Chemin Optique pour les Spectrophotomètres UV-VIS
4-1. Caractéristiques des Spectrophotomètres à Monochromateur Unique
Le type à monochromateur unique offre un système optique plus lumineux que les instruments à double monochromateur. Il est adapté pour les mesures impliquant de fortes pertes lumineuses, telles que les mesures spectrales utilisant un accessoire à sphère intégrante sur des échantillons transmissifs ou réfléchissants qui diffusent la lumière, ou les mesures d'échantillons petits avec un faisceau lumineux finement collimaté.
La Fig. 5 montre des accessoires pour les mesures à monochromateur unique.
Fig. 5 Accessoires pour les Spectrophotomètres à Monochromateur Unique
4-2. Caractéristiques des Spectrophotomètres à Double Monochromateur
Le spectrophotomètre à double monochromateur atteint une grande linéarité en garantissant une lumière parasite extrêmement faible par rapport à un système à monochromateur unique. Ce type d'instrument est adapté pour les mesures de solutions d'échantillons à haute concentration et de matériaux à faible transmittance, tels que des filtres optiques.
La Fig. 6 montre la mesure d'un échantillon avec une forte absorbance lumineuse. Il est évident que le spectrophotomètre UV-VIS à double monochromateur UV-2700 de Shimadzu est capable de mesurer des spectres d'absorption de 8 Abs.
Fig. 6 Mesure du Permanganate de Potassium Concentré
5. Résumé
Cet article a discuté des caractéristiques des spectrophotomètres à monochromateur unique et à double monochromateur. Pour obtenir des mesures spectrales très précises, il est préférable de bien comprendre les caractéristiques de chaque spectrophotomètre et d'utiliser celui qui convient le mieux aux propriétés de l'échantillon et à l'objectif des mesures.
