Спектральные методы исследования и анализа материалов

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФВТ
А.Н. Яковлев
«___»_____________2014 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)
СПЕКТРАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА
МАТЕРИАЛОВ
Направление (специальность) ООП _12.04.02 «Оптотехника»________
Номер кластера (для унифицированных дисциплин)_________________
Профиль(и) подготовки (специализация, программа) "Фотонные технологии
и материалы»
Квалификация (степень) __магистр____
Базовый учебный план приема _2014_ г.
Курс__2__ семестр ___4__
Количество кредитов _6__
Код дисциплины М1.В.2.2
Виды учебной
деятельности
Лекции, ч
Практические занятия, ч
Лабораторные занятия, ч
Аудиторные занятия, ч
Самостоятельная работа, ч
ИТОГО, ч
Временной ресурс по очной форме обучения
16
32
16
64
152
216
Вид промежуточной аттестации __экзамен___
Обеспечивающее подразделение__Кафедра лазерной и световой техники____
Заведующий кафедрой_____________
__ А.Н. Яковлев_
Руководитель ООП _______________
__В.И. Корепанов_
(ФИО)
(ФИО)
Преподаватель
___________________
__________________
2014 г.
В.И. Корепанов,
Е.Ф. Полисадова
(ФИО)
1. Цели освоения модуля (дисциплины)
Цели освоения дисциплины: формирование у обучающихся знаний, умений и
навыков, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2, Ц3 образовательной
программы в области обучения, воспитания и развития, соответствующие
целям ООП.
Основная цель преподавания дисциплины – формирование у студентов
знаний о физических основах спектральных методов исследования вещества,
аппаратуре и технике для реализации эмиссионного, абсорбционного,
люминесцентного анализа материалов.
Дисциплина нацелена на подготовку магистрантов к:
- научно-исследовательской деятельности, направленной на изучение основных
физико-химических процессов, протекающих в различных источниках света и
оптических материалах при поглощении и испускании излучения;
- деятельности, направленной на разработку нетрадиционных методов
спектрального элементного анализа материалов с применением электронных
и лазерных пучков;
- деятельности в междисциплинарных областях, связанных с проведением
измерений, обработкой и анализом результатов измерений спектральнокинетических характеристик свечения эрозионной плазмы, разработкой
методов измерения свечения с временным разрешением.
2. Место модуля (дисциплины) в структуре ООП
Дисциплина «Спектральные методы исследования и анализа материалов»
относится к профессиональному циклу магистерской подготовки (М1.В.2.2).
Дисциплине «Спектральные методы исследования и анализа материалов»
предшествует освоение дисциплин (ПРЕРЕКВИЗИТЫ):
 Физика конденсированных оптических сред М1.Б4
 Оптические и световые измерения М1.Б5
 Информационные технологии в светотехнике и оптотехникеМ1.В2
Для успешного освоения дисциплины студенты должны знать основы
физики конденсированного состояния вещества, строение атома, твердого
тела, понимать физические основы таких оптических явлений как дифракция,
интерференция, рассеяние света, знать законы геометрической оптики, уметь
проводить оптические и световые измерения, владеть программами для
обработки оптических сигналов.
Содержание разделов дисциплины «Спектральные методы исследования и
анализа материалов» согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых
параллельно (КОРЕКВИЗИТЫ):
 Проектирование оптико-электронных приборов М1.В.2.1
 Лазерные технологии и оборудование М1.В.2.3
 Корпускулярно-фотонные технологии М1.В.2.4
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины (модуля)
направлено на формирование у студентов следующих компетенций
(результатов обучения), в т.ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной
дисциплины
Результаты
обучения
(компетенци
и из ФГОС)
Р1, Р7
Р2, Р7
Р3, Р7
Составляющие результатов обучения
Код
Знания
Код
Умения
Владение
опытом
В.1.1; Научного анализа
В.1.2; спектральных данных
В.1.3;
В.7.1
Код
З.1.1;
З.1.2;
З.1.3
З.7.1
Физические
основы
эмиссионных,
абсорбционных,
люминесцентных
методов
спектрального
анализа; тенденция
развития
спектральных
методов анализа
У.1.1;
У.1.2;
У.1.3;
У.7.1
Выбрать
оптимальный
метод
спектрального
анализа для
решения
конкретных
технических задач
З.2.1;
З.2.2;
З.7.1
Методики
проведения
атомноэмиссионного и
атомноабсорбционного,
люминесцентного
спектрального
анализа любых
проб и образцов;
У.2.1;
У.2.2;
У.7.1
Выбрать источник В.2.1; Владеть навыками
возбуждения
В.2.2; проведения атомноспектра для
В.7.1 эмиссионного и
решения
атомноконкретной
абсорбционного,
аналитической
люминесцентного
задачи;
спектрального анализа
подготовить пробу
для анализа;
получить и
расшифровать
спектрограмму;
определить
элементы
входящие в состав
анализируемой
пробы и их
концентрацию
З.3.1;
З.3.3;
З.7.1
Элементную базу и У.3.1;
характеристики
У.3.3;
аппаратуры для
У.7.1
проведения
спектрального
анализа и методы
обработки
полученных
результатов,
подходы к анализу
данных
Выбирать
В.3.1; Оценки технических
оборудование для В.3.3; характеристик
проведения
В.7.1 спектрометрического
спектрального
оборудования для
анализа
решения
материалов;
аналитических задач
критически
оценивать
полученные
экспериментальные
результаты
В результате освоения дисциплины «Спектральные методы исследования и
анализа материалов» студентом должны быть достигнуты следующие
результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
№ п/п
РД1
РД2
РД3
РД4
РД5
РД6
РД7
РД8
Результат
Знать физические основы эмиссионных, абсорбционных,
люминесцентных методов спектрального анализа;
Знать методику проведения атомно-эмиссионного и атомноабсорбционного, люминесцентного спектрального анализа
любых проб и образцов;
Знать элементную базу и характеристики аппаратуры для
проведения спектрального анализа и методы обработки
полученных результатов, подходы к анализу данных
Уметь выбрать оптимальный метод спектрального анализа для
решения конкретных технических задач
Уметь выбрать источник возбуждения спектра для решения
конкретной аналитической задачи; подготовить пробу для
анализа; получить и расшифровать спектрограмму; определить
элементы входящие в состав анализируемой пробы и их
концентрацию
Владеть навыками научного анализа спектральных данных
Владеть навыками проведения атомно-эмиссионного и атомноабсорбционного, люминесцентного спектрального анализа
Владеть навыками оценки технических характеристик
спектрометрического
оборудования
для
решения
аналитических задач
4. Структура и содержание дисциплины
Введение: Цели и задачи курса. Классификация методов спектрального
анализа. Области применения спектрального анализа. Основные
метрологические характеристики методов анализа.
Раздел 1. Теоретические основы спектрального анализа.
Основные характеристики уровней энергии. Симметрия атомных систем и их
уровней. Вероятности переходов и правила отбора. Мощности испускания и
поглощения и заселенности уровней. Основные законы равновесного
излучения. Коэффициенты поглощения. Неравновесные спектры испускания
и их интенсивности. Контуры спектральных линий и полос. Уширение
спектральных линий.
Фундаментальное и примесное поглощение твердого тела. Центры окраски.
Комбинационное рассеяние. Люминесценция.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Исследование электронно-колебательной структуры спектров излучения
молекул в кристаллах.
2. Исследование спектров излучения и возбуждения центров свечения при
фотовозбуждении.
Раздел 2. Адсорбционные методы спектрального анализа
Атомная спектрометрия. Электронные переходы, атомные орбитали,
правила отбора. Основы общей систематики сложных спектров.
Рентгеновские спектры. Явление Зеемана и магнитный резонанс. Явление
Штарка. Моменты ядер и их спектроскопическое исследование.
Атомизация и возбуждение. Интенсивность спектральных линий и фона.
Ширина спектральных линий. Самопоглощение и самообращение.
Зависимость интенсивности спектральных линий от концентрации элемента
в пробе. Относительная интенсивность линий разных элементов. Факторы,
влияющие на интенсивность линий.
Молекулярная спектрометрия. Виды движения в молекуле, природа
вращательных, колебательных и электронных спектров. Электронные
переходы в молекулах. Молекулярные орбитали. Адиабатические
потенциальные кривые. Принцип Франка-Кондона. Классификация
электронных переходов в молекулах. Спектры поглощения многоатомных
молекул. Колебательные спектры молекул. Комбинационное рассеяние.
Инфракрасная спектроскопия.
Особенности ВУФ спектроскопии.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Атомно-абсорбционный спектральный анализ с испарением пробы
сильноточным электронным пучком.
2. Исследование электронно-колебательной структуры спектров излучения
молекул в кристаллах.
Раздел 3. Методы и техника абсорбционной спектрометрии
Спектральные приборы и их основные узлы. Принцип работы и основные
оптические характеристики анализаторов частоты диспергирующего типа.
Освещение щели. Типовые оптические схемы монохроматоров.
Полихроматоры. Интерференционные и растровые анализаторы частоты.
Спектрофотометры. Оптоволоконная спектрометрия. Дифференциальная и
производная спектрофотометрия. Импульсная спектрофотометрия.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Градуировка спектрометра по длинам волн, по чувствительности
измерительного тракта.
2. Настройка, юстировка оптоволоконного спектрометра.
Раздел 4. Люминесцентные методы спектрального анализа
Основные характеристики и закономерности люминесценции. Спектры
излучения, правило Стокса, интенсивность, тушение люминесценции,
затухание свечения, кинетики химических реакций, скоростные уравнения.
Люминесценция твердых тел. Основные представления об электронном
строении кристаллов. Зонная модель кристаллофосфоров. Статистика
электронов. Структура электронных переходов (фундаментальные и
активаторные). Происхождение локальных уровней в зонной схеме.
Собственная и примесная люминесценция кристаллов. Основные
представления о процессах возбуждения, механизмах передачи энергии
центрам свечения. Собственная люминесценция полупроводниковых и
диэлектрических кристаллов. Примесная люминесценция (внутрицентровая,
рекомбинационная, межпримесная).
Аналитическое описание формы полос люминесценции. Конфигурационные
координаты. Положение максимумов. Вид спектров люминесценции при
различных степенях электрон-фононных взаимодействий. Температурная
зависимость полуширины полос.
Скоростные уравнения при внутрицентровых процессах люминесценции.
Кинетика рекомбинационной люминесценции кристаллофосфоров. Зонная
модель
рекомбинационной
люминесценции
кристаллофосфоров.
Диффузионная
модель
рекомбинационной
люминесценции
кристаллофосфоров.
Люминесценция наноструктур, гетероструктур, биологических, медицинских
др. объектов и другие виды.
Атомно- спектральный эмиссионный анализ. Классификация, аппаратура,
метрологические характеристики, испарение, атомизация и возбуждение,
интенсивность спектральных линий и фона, помехи, атомизаторы, атомноэмиссионный и атомно-абсорбционный методы анализа, качественный
спектральный анализ, расшифровка спектрограмм, количественный
спектральный анализ, аналитические линии, измерение интенсивности линий
и определение концентрации элементов.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Спектральный анализ минералов.
2. Исследование спектров поглощения в оптических материалах при
импульсном электронном возбуждении.
Раздел 5. Спектроскопия магнитного резонанса и рентгеновская
спектроскопия.
Классическое и квантово-механическое описание условий магнитного
резонанса. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса.
Физический принцип метода, особенности спектров ЭПР. ЭПР-спектрометр.
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса: теоретические основы,
механизмы спиновой релаксации.
Рентгеновские методы. Рентгенографический анализ. Рентгеноспектральный
анализ (эмиссионный, флуоресцентный, фотоэлектронная спектроскопия).
Раздел 6. Лазерная спектроскопия.
Основы лазерной спектроскопии. Техника лазерной спектроскопии.
Спектроскопия спонтанного и вынужденного комбинационного рассеяния.
Перечень лабораторных работ по разделу:
1. Спектроскопия комбинационного рассеяния.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Виды и формы самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов включает текущую и творческую
проблемно-ориентированную самостоятельную работу (ТСР).
Текущая СРС направлена на углубление и закрепление знаний
студента, развитие практических умений и включает1:
 работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и
электронных источников информации по индивидуально заданной
проблеме курса;
 выполнение домашних заданий, домашних контрольных работ;
 опережающая самостоятельная работа;
 перевод текстов с иностранных языков;
 изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
 подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским
занятиям;
 подготовка к контрольной работе и коллоквиуму, к зачету, экзамену.
Творческая самостоятельная работа включает2:
●
1
2
поиск, анализ, структурирование и презентация информации
Текущая самостоятельная работа может включать следующие виды работ:
− работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации
по индивидуально заданной проблеме курса;
− выполнение домашних заданий, домашних контрольных работ;
− опережающая самостоятельная работа;
− перевод текстов с иностранных языков;
− изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
− подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским занятиям;
− подготовка к контрольной работе и коллоквиуму, к зачету, экзамену.
Творческая самостоятельная работа может включать следующие виды работ по основным проблемам
курса:
− поиск, анализ, структурирование и презентация информации;
− выполнение расчетно-графических работ;
− выполнение курсовой работы или проекта, работа над междисциплинарным проектом;
− исследовательская работа и участие в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах;
− анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;
− анализ статистических и фактических материалов по заданной теме, проведение расчетов, составление
схем и моделей на основе статистических материалов.
●
●
●
работа над междисциплинарным проектом
исследовательская работа и участие в научных студенческих
конференциях, семинарах и олимпиадах
анализ научных публикаций по заранее определенной
преподавателем теме.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется следующим
образом:
●
Теоретический коллоквиум;
●
Представление доклада на заданную тему;
●
Выступление на конференциях с докладом.
7. Средства текущей и промежуточной оценки качества освоения
дисциплины
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам
следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
Теоретический коллоквиум
Семинар с презентацией по индивидуальной тематике
Защита лабораторных работ
Экзамен
Результаты
обучения по
дисциплине
20
10
10
60
Для
оценки
качества
освоения
дисциплины
при
проведении
контролирующих мероприятий предусмотрены следующие средства (фонд
оценочных средств3) (с примерами):
8. Рейтинг качества освоения дисциплины (модуля)
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и
промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с
«Руководящими материалами по текущему контролю успеваемости,
промежуточной
и
итоговой
аттестации
студентов
Томского
политехнического университета», утвержденными приказом ректора № 77/од
от 29.11.2011 г.
В соответствии с «Календарным планом изучения дисциплины»:
3
Элементы фонда оценивающих средств:
 вопросы входного контроля;

контрольные вопросы, задаваемых при выполнении и защитах лабораторных работ;

контрольные вопросы, задаваемые при проведении практических занятий,

вопросы для самоконтроля;

вопросы тестирований;

вопросы, выносимые на экзамены и зачеты и др.
 текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического
материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической
деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем и
др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах
(максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент
должен набрать не менее 33 баллов);
 промежуточная аттестация (экзамен, зачет) производится в конце
семестра (оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене
(зачете) студент должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов,
полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный
итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Спектральные методы анализа. Практическое руководство : учебное пособие для
вузов / В. И. Васильева [и др.]; под ред. В. Ф. Селеменева, В. Н. Семенова. —
Санкт-Петербург: Лань, 2014. — 412 с.: ил.
Демтрёдер В. Современная лазерная спектроскопия : учебное пособие : пер. с англ.
/ В. Демтрёдер. — 4-е изд.. — Долгопрудный: Интеллект, 2014. — 1072 с.: ил..
Молекулярная спектроскопия: основы теории и практика : учебное пособие / под
ред. Ф. Ф. Литвина. — Москва: Инфра-М, 2013. — 263 с.: ил.. — Высшее
образование. Бакалавриат. — Библиогр.: с. 257-258.
Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Атомная спектроскопия
/ М. А. Ельяшевич; авт. предисл. Л. А. Грибов. — 6-е изд.. — Москва:
Либроком, 2012. — 415 с.: ил.. — Библиогр.: с. 379-400. — Предметный
указатель: с. 404-415.. — ISBN 978-5-397-03173-8.
Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Молекулярная
спектроскопия / М. А. Ельяшевич; авт. предисл. Л. А. Грибов. — 6-е изд.. —
Москва: Либроком, 2012. — 528 с.: ил.. — Библиогр.: с. 492-513. —
Предметный указатель: с. 517-527.. — ISBN 978-5-397-03176-9.
Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы
спектроскопии / М. А. Ельяшевич; авт. послесл. Л. А. Грибов. — Москва:
URSS, 2012. — 240 с.: ил.. — Библиогр.: с.204-226. — Предметный указатель:
с. 230-236.. — ISBN 978-5-397-03175-2.
Корепанов, Владимир Иванович Импульсный люминесцентный анализ
[Электронный ресурс] : учебное пособие / В. И. Корепанов; Томский
политехнический университет (ТПУ). — 1 компьютерный файл (pdf; 5.9 MB).
— Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — Заглавие с титульного экрана. — Электронная
версия печатной публикации. — Доступ из корпоративной сети ТПУ. —
Системные требования: Adobe Reader..
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2010/m186.pdf
Дополнительная литература:
8.
Спектральные методы исследования в органической химии [Электронный ресурс]:
учебное пособие / Е. А. Краснокутская, В. Д. Филимонов; Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск:
Изд-во ТПУ, 2012
Ч. 1: Электронная и инфракрасная спектроскопия. — 1 компьютерный файл
(pdf; 2.6 MB). — 2012. — Заглавие с титульного экрана. — Доступ из
корпоративной сети ТПУ. — Системные требования: Adobe Reader..
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m426.pdf
9. Спектральные методы исследования в органической химии [Электронный ресурс]:
учебное пособие / Е. А. Краснокутская, В. Д. Филимонов; Национальный
исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). — Томск:
Изд-во ТПУ, 2012
Ч. 2: ЯМР-спектроскопия, масс-спектрометрия. — 1 компьютерный файл (pdf;
1.9 MB). — 2013.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2013/m249.pdf
10. Спектральные методы исследований [Электронный ресурс] : учебное пособие /
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
(ТПУ), Физико-технический институт (ФТИ), Кафедра технической физики (№
23) (ТФ) ; сост. В. Ф. Мышкин ; Д. А. Ижойкин. — 1 компьютерный файл (pdf;
3.9 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2013. — Заглавие с титульного экрана. —
Электронная версия печатной публикации. — Доступ из корпоративной сети
ТПУ. —Системные требования: Adobe Reader
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m296.pdf
11. Сильверстейн Р. Спектрометрическая идентификация органических соединений :
пер. с англ. / Р. Сильверстейн, Ф. Вебстер, Д. Кимл. — Москва: БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2011. — 558 с.: ил.. — Методы в химии. — Библиогр. в
конце глав. — Предм. указ.: с. 546-549.. — ISBN 978-5-94774-392-0.
12. Тучин В. В. Оптика биологических тканей: методы рассеяния света в медицинской
диагностике : пер. с англ. / В. В. Тучин. — Москва: Физматлит, 2013. — 812 с.:
ил.. — Библиогр.: с. 691-795. — Предметный указатель: с. 796-811.. — ISBN
978-5-9221-1422-6.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Указывается материально-техническое обеспечение дисциплины:
технические средства, лабораторное оборудование и др.
№
п/п
1
2
2
Наименование (компьютерные классы, учебные
лаборатории, оборудование)
Импульсный спектрометр, изготовленный на базе
сильноточного ускорителя электронов ГИН-600,
оснащенный автоматизированными системами с
выводом данных на персональный компьютер;
Азотный и неодимовый лазеры
Корпус, ауд.,
количество
установок
10 к., 036 ауд.
16 к., 124 ауд.
2 уст.
16 к., 124 ауд.?
10 к., 036 ауд.
- 2 уст.
Оптоволоконный спектрометр Avantes AvaSpec- 10 к., 036 ауд.
2048 на базе AvaBench-75 платформы с 16 к., 124 ауд.
симметричной оптической скамьёй Черни-Тёрнера 2 спектрометра
и 2048 элементной CCD детекторной матрицы,
работающей в спектральном диапазоне 200 – 1100
нм с обратной линейной дисперсией 1,2 нм/мм.
3
4
5
Спектрофюориметр Cary Eclipse для исследования
спектров
поглощения,
люминесценции,
возбуждения.
Спектрофотометр СФ256 УВИ с приставками для
измерения спектров диффузного и зеркального
отражений
Спектрометры на основе монохроматоров МДР-204
с набором приставок
10 к. 036 ауд.,
1 установка
10 к. 036 ауд.,
1 установка
10 к. 036 ауд.,
1 установка
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению «Оптотехника» и профилю подготовки
«Фотонные материалы и технологии».
Программа одобрена на заседании кафедры лазерной и световой
техники
(протокол № 172 от 23. 06. 2014 г.).
Автор(ы):
Рецензент(ы)
проф. каф. ЛиСТ д.ф.-м.н.
Корепанов В.И
доц. каф. ЛиСТ к.ф.-м.н.
Полисадова Е.Ф.
Приложение 1
Фонд оценочных средств
Вопросы для самоподготовки к теоретическим коллоквиумам.
1. Происхождение линейчатых спектров.
2. Спектры атомов.
3. Спектры ионов.
4. Молекулярные спектры.
5. Электронные спектры.
6. Люминесценция твердого тела.
7. Возбуждение вещества и интенсивность спектральных линий.
8. Ширина и форма спектральной линии.
9. Газовый разряд, как источник света в спектральном анализе.
10.Источники сплошного излучения.
11.Использование лазера для возбуждения пробы.
12.Возбуждение люминесценции электронным пучком.
13.Методы введения вещества в источники света.
14.Призменные спектральные аппараты: принципы работы, оптические
схемы.
15.Дифракционные спектральные аппараты: принципы работы,
оптические схемы.
16.Основные характеристики и параметры спектральных аппаратов:
рабочая область спектра, линейная дисперсия, угловая дисперсия,
увеличение, спектральная ширина щели, разрешающая способность,
светосила.
17.Способы освещения щели.
18.Методы измерений спектров.
19.Градуировка по длинам волн. Определение дисперсии.
20. Измерение относительной спектральной чувствительности
фотоприемников.
21.Идентификация спектральных полос и линий.
22.Эмиссионный качественный анализ.
23.Абсорбционный качественный анализ.
24.Эмиссионный количественный анализ.
25.Абсорбционный количественный анализ.
26.Лазерная аналитическая спектроскопия.
27.Импульсный катодолюминесцентный анализ.
Темы индивидуальных заданий по курсу «Методы спектрального анализа»
1.
2.
3.
4.
Стилоскопы и стилометры.
Полихроматоры: устройство, применение.
Устройство современных спектрофотометров.
Лазерная искровая спектроскопия.
5. Анализ по спектрам комбинационного рассеяния.
6. Устройство и конструкции спектрофотометров.
Задачи для самостоятельного решения.
Определите, какие линии будут наблюдаться в спектре поглощения паров ртути при
комнатной температуре? Необходимые данные найдите в таблицах спектральных линий.
В каких областях спектра лежат самые интенсивные линии ионов Na+, Ca+, Ca++?
Сопоставьте для кальция и цинка их химические свойства и оптический спектр со
строением атома. Чем объясняются их общие черты и различия в химических свойствах и
спектрах этих двух элементов?
Определите величину расщепления нулевого уровня нейтрального атома алюминия.
Сила связи между атомами в молекулах из-за влияния растворителя часто ослабевает. В
какую сторону к длинным или коротким волнам смещается в этом случае максимум
соответствующей полосы поглощения в колебательном спектре?
Во сколько раз возрастет интенсивность линий Cu I 3247,5 Å и Cu II 2824,4 Å при
увеличении температуры источника света от 3000 °С до 5000 °С? Ионизация меди при
этих температурах мала и может не учитываться. Потенциалы возбуждения имеются в
таблицах.
Две спектральные линии имеют одинаковую максимальную интенсивность одна при
температуре 4000°С, другая при 7000°С. Какая из этих линий обеспечивает наибольшую
чувствительность открытия элемента при одинаково благоприятных условиях анализа?
Объясните, почему в разряде при низком давлении часто можно получить эмиссионные
спектры молекул при их минимальном разрушении?
Какая должна быть температура абсолютно черного тела, чтобы максимум излучения
лежал в ближней ультрафиолетовой области?
Почему точность анализа повышается, если потенциал ионизации элемента сравнения и
определяемого элемента близки?
Каким образом при переводе пробы в раствор можно устранить влияние
минералогического состава?
Какие источники света и методы введения вещества наиболее удобны для анализа
легкоплавких сплавов?
Как надо изменить положение призмы относительно падающего пучка, чтобы под углом
наименьшего отклонения проходил луч с большей длиной волны, чем на прежней
установке?
Определите среднюю угловую дисперсию кварцевой призмы для участков спектра от 2000
Å до 2570 Å и от 2570 Å до 6000 Å.
Определите угловую дисперсию (в градусах/Å) в первом порядке для дифракционных
решеток, имеющих 600 и 1200 штрихов на мм, при работе в видимой области спектра.
Неразложенный световой пучок падает на решетку перпендикулярно к ее поверхности.
Для тех же решеток найдите угловую ширину спектра.
Почему не применяют щели более узкие, чем нормальная?
Спектрограф имеет сменные камеры с разными фокусными расстояниями объективов. Во
сколько раз увеличится линейная дисперсия при переходе от обычной камеры с фокусным
расстоянием 270 мм к автоколлимационной камере, фокусное расстояние которой 1300
мм? Как изменится при этом теоретическая разрешающая способность прибора?
Относительное отверстие автоколлимационного спектрографа с кварцевой оптикой равно
1:40 и фокусное расстояние объектива составляет 1750 мм. На каком расстоянии от щели
нужно установить дугу со светящимся облаком q = 3 мм при работе со щелью 2 мм, чтобы
полнее использовать светосилу прибора без применения конденсора при отсутствии
виньетирования?
При работе с трехлинзовой осветительной системой щель спектрографа освещена
равномерно, размеры круглого пятна точно соответствуют окружности на крышке щели.
В то же время освещенность линии очень слабая и неравномерная по высоте. В чем
заключаются причины этого явления и как его устранить, если сам спектрограф исправен,
и установка рельса правильная?
Почему чувствительность фотоумножителей сильно зависит от напряжения источника
питания? Изменяется ли соотношение сигнал/шум при изменении чувствительности?
Наибольший ток, допустимый на выходе ФЭУ-19, 200 мка. Какой максимальный световой
поток может попадать на его катод при чувствительности 100 а/лм? Можно ли подавать
напряжение на умножитель при обычном освещении?
Продумайте все условия полного качественного анализа при расшифровке состава
совершено неизвестного цветного сплава.