Ф()=Ф(,)=LS (2.3.4.)
Bunda L - yoritilganlikning spektral zichligi;S- kirish tirqishi yuzasi; - oqim tarqalayotgan fazoviy burchak .
Chiqish tirqishining kengligini, kirish tirqishi tasviri kengligiga teng qilinadi. Agar chiqish tirqishining kengligi bu tasvirdan katta bo’lsa ajratish qobilyati yomonlashadi va unga tushadigan sochilgan yorug’lik ko’payadi. Chiqish tirqishi tasvirdan kichik bo’lganda nurli oqimning foydali qismi yo’qotiladi.
Asbobning chiziqli kattalashtirishida chiqish tirqishi yuzasi
S=h l=S (2.3.5.)
Bunda h va l - chiqish tirqishining balandligi va kengligidir.
Qabullovchining sirtida nurli oqim
Ф()= Ф()=L h l/=ClL (2.3.6.)
- asbobning optik qismining o’tkazish koeffitsiyenti;C- ,, h o’zgarmas kattaliklarni birlashtiruvchi doimiy.
Tirqish bilan kesiladigan spektral interval =l D’e , qabullovchining spektral sezgirligi esa S unda qabullovchining fototoki.
IФ= SФ()= CSL( l)2 D’e (2.3.7.)
Ifodadan ko’rinadiki fototok IФ, to’lqin uzunligiga murakkab ko’rinishda bog’langankattaliklar bilan aniqlanar ekan. Spektrni avtomatik qaydlashda yuzaga keladigan masalalar tushinarli bo’lishi uchun, qaydlashdagi qiyinchiliklar yaqqolroq ko’rinarli, bir kanalli spektrofotometrni ko’ramiz.
Emission tahlilda, nurlatuvchi spektri bo’ylab energiya taqsimotini aniqlash talab qilinadi. Shuning uchun fototok L kattalikka to’g’ri proporsional bo’lishi kerak. Unda to’lqin uzunligi o’zgarganda SD’e ko’paytma o’zgarmay qolishi kerak, aslida har bir ko’paytuvchi alohida to’lqin uzunlikning analitik tasvirlab bo’lmaydigan murakkab funksiyasi.
Absorbsion tahlilda nurlanish izlanayotgan namunadan o’tadi va uning o’tkazish koeffitsiyenti aniqlanadi. Bunda fototok va L kattaliklarga bog’liq bo’ladi. Nurlanish manba spektrida energiya taqsimotini inobatga olish kerak bo’ladi. Shu maqsadda avtomatlashgan spektral asboblarda kirish va chiqish tirqishlarining kengligi shunday o’zgartiriladiki, bunda kirish tirqishida Lkattalikning teng qiymatlariga fototokning teng qiymatlari mos kelsin . Buning uchun murakkab mexanizm qo’llaniladi. Mexanizm chiqish tirqishi bo’ylab spektrning siljitilishi bilan birga, tirqishlar kengliklarini aniqlangan qonun bo’yicha o’zgartiradi.
Ikki kanalli spektrofotometrlarda bir xil to’lqin uzunlikdagi va intensivlikdagi ikkita yorug’lik nurlarida o’lchashlar olib boriladi. Tahlil qilinayotgan moddaning optik yutishini, ikkinchi nurda joylashtirilgan etalonning yutishi bilan solishtirishdan aniqlanadi. Odatda ikkala nurdagi oqimlar nisbati o’lchanadi.
Natijalarni qaydlashda, signal sathi shovqinlikdan aniq son marta katta bo’lishi kerak. Malumki, qabullovchining sezuvchan sirtidagi oqim chiqish tirqishining enining kvadratiga (l)2 bog’liq. Shuning uchun chiqish tirqishining juda kichik qiymatida oqim shu qadar kichik bo’lishi mumkinki, signalning shovqinga nisbatan kattaligi yetarli bo’lmay qoladi. Qaydlash mumkin bo’lgan minimal (l) qiymat bor.
(l)=C (2.3.8.)
BundaC- optik sistema va nurlanish parametrlariga bog’liq kattalik.
Asbobning ajratish qobilyatini oshirish uchun l kenglikni kamaytirish kerak. Lekin bu ham l (l) chegaragacha mumkin. Shuning uchun eng katta ajratish qobilyati (3) formulani inobatga olib
R= = D (2.3.9.)
R, fotoqabullovchining va ko’paytirgichning kirish zanjirining shovqinlari bilan chegaralangan. Shovqin sathini kamaytirish va ajratish qobilyatini oshirishga, qurilmaning elektron qismi o’tkazish polosasini f kamaytirish bilan erishish mumkin ammo l ikki marta kamaytirish uchun o’tkazish palasasini f o’n olti marta kerak.
O’tkazish palasasini toraytirish qaydlovchi qurilmaning inersionalligini oshiradi. Chiqish tirqishi kengligida spektrning siljish vaqti
t = l/v (2.3.10.)
Bunda v- spektrni skanerlash tezligi. Oqim o’zgarishini qayd qilish uchun spektrni skanerlash tezligi qaydlovchi qurilmaning o’rnatilish vaqtidan tkatta bo’lishi kerak. Chunki bu o’zgarishlar vaqtida chiqish kuchlanishi o’rnatilib ulgurmaydi , shuning uchun
l/v>t va vlf (2.3.11.)
Skanerlash tezligi yuqoridan chegaralangan ekan. Skanerlash tezligini oshirish uchun o’tkazish polosasini f kengaytirilish shovqin sathini o’sishiga olib keladi. Shuning uchun katta tezliklarda signalning shovqinga nisbatan berilgan miqdorini saqlash uchun boshlang’ích nurli oqimning katta qiymatini ta’ minlash kerak. Misol: qaydlovchi qurilmaning f = 1 Hz o’tkazish polosasida va chiqish tirqishining l= 0.25 mm kengligida skanirlash tezligi
v0.25*10*1=0.25 mm/s (2.3.12.)
Bu paragrifda keltirilgan ma’lumotlardan ko’rinadiki spektral asbob elementlarining optik va elektr xossalari o’zaro bog’lanayapdi. Sistema elementlarining o’zaro bog’lanishlarini tahlil qilish, asbobning sifatiy ko’rsatgichlarini takomillashtirishga imkon beradi.
Optika deganda qachonlardir ko’rish haqidagi fanni tushunganlar. “Optika” so’zining lug’aviy ma’nosi ham shundaan kelib chiqqan. O’rta asrlarda optika asta-sekin ko’rish haqidagi fandan yorug’lik haqidagi fanga aylandi. Ko’rish, ko’zning tuzilishi va ishlashini o’rganadigan fan fizialogik optika nomi bilan ajralib chiqdi.
Optika esa – yorug’likning chiqarilishi, turli muhitlarda tarqalishi, modda bilan o’zaro ta’siri o’rganiladigan fizikaning bir bo’limi bo’lib qoldi. Optika fani ham boshqa fanlar qatori rivojlanishning iyerarxik (oddiydan – murakkabga) evolyutsiyasini boshidan kechirdi. Yorug’lik haqidagi dastlabki tasavvurlar eramizdan avval Evklid va Ptalomeylar davridan boshlab, hozirgi zamon kvant optikasigacha shakllandi. Ammo geometrik, korpuskulyar, to’lqin, kvant optikalari – optika rivojlanishining ketma – ket bosqichlarini tashkil qilmaydi. Ularning paydo bo’lishida ketma – ketlik bo’lmasa ham ular bir – birini inkor qilmaydi, balki har birining qo’llanish sohasi, amaliy shakllari mavjud. Yorug’likning korpuskulyar nazariyasiga Nyuton asos soldi, geometrik optuka asosini yorug’lik nurlari, mustaqillik qonuni va XVII asrda fransuz fizigi Ferma ta’riflagan eng kichik vaqt prinsipi tashkil qiladi. XIX asr boshlarida oldin ochilgan interferensiya, difraksiya, qutblanish hodisalari Frenel, Yung, Malyuslar tomonidan to’lqin nazariyasi orqali talqin qilindi. 1864-yilda Maksvell yorug’likning elektromagnit to’lqin ekanligini tasdiqladi. XX asr boshlarida esa Eynshteyn tadqiqotlari yorug’likning kvant tabiatini ochib berdi. Hozirgi vaqtga kelib, moddaning malekulyar darajasidagi analizining optik metodlari – molekulyar optika asosini vujudga keltirdi. Hozirgi zamon materialshunosligida plazma tadqiqotlaridan, astrofizikada keng qo’llaniladigan optik spektroskopiya ham malekulyar optikaga juda yaqin. Spektroskopiyaga R. Bunzen va Kirxgoflar 1859-yilda kimyoviy elementlarning dastlabki chiziqli spektrlarini tahlil qilib asos solishdi. Keyinchalik Janin va Loker 1868-yili Quyoshdan geliy moddasini spektral analiz yordamida kashf qilishdi. Spektral analiz asosida galaktikalar tezligi aniqlanadi. Balmerning vodorod spektrini tavsiflovchi formulasini tahlil qilib Bor atomining kvant modelini yaratdi.
|
