Componenti principali:

1. Sorgente di luce

2. Selettore di lunghezze d’onda

3. Contenitore del campione

4. Rivelatore di radiazioni

5. Elaboratore del segnale e dispositivo indicatore

SORGENTE

MONOCROMATORE

CAMPIONE RIVELATORE

SISTEMA DI ELABORAZONE E PRESENTAZIONE

DATI

Configurazione per misure di assorbimento in UV-vis

SORGENTE

MONOCROMATORE

CAMPIONE RIVELATORE

SISTEMA DI ELABORAZONE E PRESENTAZIONE

DATI

Configurazione per misure di assorbimento in IR

Per le determinazioni in assorbimento molecolare è necessaria una sorgente continua, la cui potenza non cambi bruscamente in un intervallo considerevole di Sorgenti comuni per misure di assorbimento in

UV-visLampada a filamento di

tungsteno (vis)

Lampade a deuterio• Sono lampade a scarica - lo spettro è

prodotto da un arco che si forma mediante eccitazione elettrica del gas deuterio gas (D2)

che riempie la lampada.• Ampio spettro nella regione dell’UV (<

400nm).• Tempi di vita lunghi (oltre 4000 h) ed

eccellente stabilità.• Possono funzionare sia con corrente continua

che alternata.

Lampada a D2 (UV)

Sorgenti comuni per misure di assorbimento in IR

Sono costituite da un solido inerte riscaldato elettricamente a T tra 1500-2000 K: la radiazione continua così prodotta si avvicina a quella di un corpo nero. La massima intensità radiante si ha intorno a 2 m poi diminuisce lentamente fino a circa l’1% del massimo a > 15 m.

Filamento di Nernst. Cilindretto di materiale semiconduttore (ossidi di terre rare) lungo 20 mm e ø 1-2 mm, alle cui estremità sono saldati dei conduttori di Pt per permettere il passaggio di corrente e il raggiungimento di T tra 1200 e 2200 K

La sorgente Globar è una candela di carburo di Si (ø 5mm, lunga 50mm) riscaldata elettricamente a circa 1500 K. È necessario raffreddare i contatti elettrici per evitare la formazione di un arco. Lo spettro è simile a quello prodotto dal filamento di Nernst, ma ha una maggiore efficienza a < 5 m.

Sorgenti a filo incandescente sono costituite da una spirle di Ni-Cr riscaldata elettricamente a 1100K. Producono radiazioni a intensità inferiore al filamento di Nernst e alla Globar, ma sono più resistenti.

Componenti di un monocromtore

Fenditura d’entrataElemento collimatore (lente o specchio) che rende parallelo il fascio di radiazioniPrisma o Reticolo a gradinata come elemento disperdenteElemento focalizzatore (lente o specchio) che riforma l’immagine della fenditura e la mette a fuoco su una superficie piana detta piano focaleFenditura d’uscita che isola la banda spettrale desiderata

Monocromatore a prisma di Bunsen – utilizzato in vecchi strumenti. Prisma come elemento disperdente (dispersione per rifrazione)Materiale prisma: UV-vis - quarzo

IR - NaCl

Monocromatore a reticolo di Czerney-Turner – reticolo a gradinata come elemento disperdente (dispersione per diffrazione)

UV– quarzo

Visibile– quarzo– vetro– plastica

Infrarosso– NaCl– AgCl– KBr

Scopo del rivelatore è convertire la risposta che giunge dal campione in un segnale misurabile.

S = k P + kd

S = segnale k = sensibilità del rivelatoreP = potenza radiante che arriva al rivelatore dal campionekd = corrente di fondo

In UV-vis si possono utilizzare:

• fototubi e fotomoltiplicatori

• fotodiodi

Quando si applica un potenziale ad un cristallo di Si drogato, si ottengono 2 regioni: n – (ricca di e-); p + (ricca di buche). All’equilibrio non si ha alcun flusso netto di corrente, ma quando viene esposto alla luce, l’equilibrio è perturbato e si ha passaggio di corrente

• array di fotodiodi

Costituito da moltissimi fotodiodi (> 1000 fotodiodi) spaziati a intervalli regolari su un chip. Possono rilevare contemporaneamente molte .

I rivelatori più semplici per IR sono:

• termocoppie e termistori che sono sensibili a variazioni di T

Termocoppie: costituite da una coppia di giunzioni tra due metalli diversi. Tra le due giunzioni si instaura una ddp che dipende dalla differenza di temperatura.

Termistori: resistenze che cambiano al variare della temperatura

Esistono diversi tipi di spettrofotometro:

• spettrofotometri monoraggio

• spettrofotometri a doppio raggio

• spettrofotometri multicanale (solo UV-visibile)

Gli spettrofotometri monoraggio, sono usati prevalentemente in analisi quantitativa e non sono comodi per ottenere spettri di assorbimento. La difficoltà nell'ottenere uno spettro sta nel fatto che per ogni misura ad ogni si deve ripetere l'azzeramento contro il bianco, oppure registrare prima lo spettro del bianco, poi lo spettro del campione ed infine sottrarre al secondo il primo (procedura che può risultare macchinosa).

Negli spettrofotometri a doppio raggio, si ha invece un sistema che invia due raggi, identici per frequenza e intensità, uno attraverso il campione e l'altro attraverso il bianco, per cui si ha un confronto continuo tra l'assorbanza del campione e quella del bianco. Grazie a queste caratteristiche è possibile effettuare misure direttamente a qualsiasi senza ripetere azzeramenti, e soprattutto registrare continuativamente lo spettro. Per questo motivo il doppio raggio è preferito per le applicazioni qualitative sia in UV che in IR.

Negli spettrofotometri multicanale, un array di fotodiodi è in grado di rilevare contemporaneamente un ampio range di La risoluzione non è molto elevata e dell’ordine di 1 nm, è però in grado di effettuare un intero spettro in meno di 1 s.