Surse de radiație în spectroscopie

Introducere

In spectroscopia de absortie molecular(dar si atomica),sursa ideala de radiatie este aceea care emite o putere radiant pe cat posibil constanta in intreg domeniul spectral de interes.Aceasta implica ,desigur,lipsa unor unor linii intense suprapuse peste fondul continuu de radiatie.Prezenta unor astfel de linii,ca si variatiile mari ale intensitatii fondului continuu,sunt cause serioase ale maririi proportiei de “lumina parazita” si ale variatiei gradului de monocromaticitate,iar eliminarea acestora impune cerinte drastic asupra calitatii monocromatorului folosit.

Nici o sursa spectral utilizata astazi nu indeplineste strict aceasta conditie.In regiunea vizibila a spectrului se folosesc current lampi cu incandescenta,care prezinta variatii destul de mari ale puterii radiante in functie de temperatura filamentului(legea lui Wien).In UV se folosesc lampi cu descarcari electrice in gaze(hidrogen,deuterium,gaze inerte etc.),care emit o radiatie de putere practice constant ape domenii spectral largi,dar sunt deseori insotite de linii de emisie inguste.Puterea acestor lampi este deseori limitata la 150-200 W de supraincalzirea locala produsa de descarcare.In ultima vreme a capatat o raspandire larga lampa cu xenon,care ofera o radiatie de intensitate mai mare(pana la 500 W putere consumata)decat lampa cu hydrogen.Principalul ei neajuns este ca radiatia emisa in vizibil este mult mai intense decat radiatia UV.

In domeniu IR mijlociu si indepartat,sursele cele mai utilizate sunt globarul si sursa Nernst.Globarul este o tija de carbura de siliciu,incalzita electric la ~1200◦C.Sursa Nernst este un cilindru gol din oxizi refractari,incalzit la temperature ceva mai mari ca globarul.Ea emite o radiatie a carei putere radianta este ceva mai putin stabile in timp decat a globarului si necesita o perioada de preincalzire,in schimb are avantajul unor dimensiuni mai mici,si prin urmare,nu pune problema de focalizare.

In afara de aceste surse clasice,in ultimii ani si-au facut aparitia in spectroscopia de absortie,surse monocrimatice cum ar fi laserul acordabil pe diferite domenii spectral.Sursele monocromatice sunt folosite de multa vreme in alte ramuri ale spectroscopiei(Raman,spectroscopia de fluorescent si fosforescenta,spectroscopia de microunde,rezonanta magnetic electronic de spin si nuclear etc.),dar abia recent au fost pusi la punct laseri acordabili pe domenii suficient de largi si cu o largime a liniei suficient de mica pentru a fi utilizabili in spectroscopia de absortie in UV si vizibil;pentru domeniul IR,introducerea laserului acordabil este inca in faza de cercetare.Principalul avantaj al laserului este puterea radiant mare emisa,care permite marirea considerabila a sensibilitatii spectrometrului.Pe langa aceasta,monocromaticitatea mare a radiatiei permite imbunatatirea cu un ordin de marime sau chiar doua a rezolutiei,iar lipsa unor radiatii parasite elimina practice total din spectru lumina parazita.

In spectroscopia de emisie moleculara(fluorescent si fosforescenta),este necesara ,spre deosebire de spectroscopia de absortie,o sursa monocromatica.In acest scop s au folosit lampi cu descarcare in vapori de mercur si filter sau monocromatoare pentru selectarea liniei dorite.Aceeasi sursa(indeosebi sub forma lampii de joasa presiune)a fost folosita timp de decenii si in spectroscopia Raman,fiind doar recent inlocuita cu laserul cu frecventa fixa sau acordabil.

In spectroscopia cu microunde(si de rezonanta electronic) se foloseste de multa vreme o sursa monocromatica acordabila,clistronul,iar in spectroscopia fotoelectronica se folosesc ca regula generala surse monocromatice in domeniile UV,UV indepartat si X.