Composant, fonction monochromador, types

Il monochromateur Il s'agit d'un dispositif optique capable de fournir ou de filtrer la lumière d'une certaine longueur d'onde (couleur), dans une bande étroite de longueurs d'onde. On peut dire, en termes vagues et poétiques, qu'il s'agit d'une passoire de couleur très sélective.

La lumière blanche, par exemple, est composée d'un ensemble de longueurs d'onde (couleurs), correspondant à la zone visible du spectre électromagnétique; Comme on le voit dans les différentes couleurs de l'arc-en-ciel. Les gouttes d'eau réfractent la lumière, produisant une gamme de différentes couleurs.

Diagramme des composants d'un monochromador et comment il fonctionne pour obtenir uniquement les poutres vertes d'une lumière entrante

Dans le monochromateur, il y a un phénomène similaire. Cet appareil est en contact avec une lampe en tungstène (lumière visible) ou avec une lampe de deutérium (lumière visible à touche), qui produisent la lumière qui est introduite dans le monochromador à travers la fente d'entrée.

La lumière, une fois à l'intérieur du monochromateur, est emmenée sur un réseau ou une grille de diffraction, capable de le décomposer dans les différentes longueurs d'onde qui la forment. La grille peut guider, aidé par un miroir, la longueur d'onde requise vers la fente de sortie.

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Composants monochromateurs

Le monochromateur classique de Czerny-Turner se compose des parties suivantes: une fente d'entrée, un miroir de collimation, un réseau ou une grille de diffraction, un deuxième miroir et la fente de sortie.

Fente d'entrée

La fente d'entrée permet l'entrée de la lumière blanche (polychromatique), à ​​partir de la lampe d'éclairage, à l'intérieur du monochromador. Vous pouvez réguler la largeur de cette fente afin de contrôler l'intensité de la lumière qui le traverse.

Miroir de collimateur

La fonction de ce miroir est de transformer les faisceaux de lumière qui convergent en rayons lumineux parallèles. C'est une exigence nécessaire pour la diffraction.

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Dans le cas des gouttes d'eau produites par l'arc-en-ciel, les rayons du soleil qui les affectent se comportent comme des parallèles en raison de la grande distance qui sépare le soleil de la terre.

Réseau ou réseau de diffraction

C'est une structure plate sur la surface duquel une série de rainures a été réalisée par une certaine distance. Lorsque la lumière du miroir de collimation influence les créneaux, sa décomposition est produite dans les longueurs d'onde qui se marient.

Les lumières de chaque longueur d'onde émergent de la grille avec un angle différent. En utilisant un contrôle, l'inclinaison de la grille de diffraction peut être modifiée, pour permettre la longueur d'onde souhaitée de la fente de sortie.

Miroir de mise au point

La fonction de ce miroir est de guider les rayons lumineux, du réseau de diffraction, vers la fente de sortie.

Foulards

Cette fente est celle qui permet la sortie de la lumière monochromatique de l'intérieur du monochromateur. Sa largeur est conditionnée par l'intensité de la lumière émergente et la largeur de la bande qui contient la longueur d'onde souhaitée.

Fonction monochromator

Monochromateur dans une ligne x-ray. Source avancée des photons, Laboratoire national Argonne. Laboratoire national d'Alamos, attribution, via Wikimedia Commons

Le monochromateur est utilisé dans de nombreux dispositifs et instruments optiques utilisés dans l'enseignement, dans les laboratoires de recherche et dans les laboratoires cliniques.

Spectrophotomètre

Des monochromateurs sont présents dans les spectrophotomètres, dispositifs utilisés dans les laboratoires à différentes fins; Par exemple, pour déterminer l'activité de différentes enzymes, à la concentration de substances métaboliques, à la concentration de macromolécules, etc.

Le monochromateur fournit une lumière d'une certaine onde qui est spécifiquement absorbée par une substance, étant ainsi capable de déterminer sa concentration en raison d'une relation entre la concentration de la substance et son absorption de la lumière.

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Pour ce faire, une courbe d'étalonnage est construite, basée sur la loi de la bière-lame. L'absorption de la lumière peut être exprimée en tant que transmittance, indiquant une transmittance à 100% lorsque la lumière n'est pas absorbée par les substances. Pendant ce temps, une transmittance mineure indiquera l'absorption de la lumière.

Spectrofluoromètre

Il existe des substances capables d'émettre une fluorescence, dont la concentration peut être obtenue avec l'utilisation d'un spectrofluoromètre.

Cet appareil a deux monochromateurs: on sert à l'excitation d'une substance, ce qui permet à la substance d'émettre une fluorescence; et l'autre permet d'utiliser la fluorescence produite pour déterminer la concentration de la substance examinée.

Spectrophotomètre à absorption atomique

Il s'agit d'un équipement utilisé pour déterminer la concentration en métal, comme le sodium, le potassium, le fer, le cuivre, le magnésium, le calcium, etc., Pouvoir utiliser comme technique d'absorption ou d'émission.

Dans la technique d'absorption atomique, l'échantillon en solution se vaporise avec un mélange d'acétylène et d'oxygène.

La lumière d'une lampe, spécifique à l'ion à laquelle la concentration est déterminée, traverse la flamme et une partie de la lumière est absorbée. Mais une autre partie de la lumière atteint un monochromateur qui fait partie d'un spectrophotomètre, ce qui permet de déterminer la concentration de l'ion vaporisé dans la flamme.

Spectrophotomètre en dichroïsme circulaire

Cet équipement, utilisé dans la recherche du comportement des macromolécules biologiques, est équipé d'un monochromateur. Le dichroïsme circulaire est utilisé, entre autres études: dans la détermination de la structure secondaire des protéines, la formation de protéines et la dénaturation chimique ou thermique de la même.

Lecteur de microplaque

Déterminez la fluorescence des processus biochimiques ou immunologiques qui se produisent dans les concavités des microplacs, recourant ainsi à l'utilisation d'un monochromateur.

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La technique appelée ELISA est fréquente dans la quantification des protéines, des acides nucléiques, des tests d'activité enzymatique, ainsi que dans de nombreuses procédures immunologiques.

Types de monochromator

Il existe deux types de monochromateurs en fonction du dispositif de diffraction utilisé: les monochromateurs de réseau ou de rack et le prisme.

Monochromators de réseau ou grille de diffraction

Dans ces monochromateurs, la diffraction est réalisée par une grille de diffraction. C'est une surface plate qui a de nombreuses machines à sous parallèles et identiques. Par exemple: une grille légère ultraviolette a entre 300 et 2.000 emplacements par mm.

La lumière du miroir de collimation affecte les rainures des grilles et est décomposée en rayonnement de différentes longueurs d'onde, qui émergent des grilles avec différents angles.

Au moyen d'un contrôle, l'inclinaison de la grille est modifiée pour influencer la lumière de la longueur souhaitée sur la fente de sortie.

Monochromators de prisme

Un prisme optique peut réfracter la lumière du soleil dans les couleurs de l'arc-en-ciel. Lorsque la lumière affecte la face d'un prisme, elle est réfractée en formant un angle par rapport à l'interface d'air-cistal du prisme, étant la réfraction dépendante de l'indice de réfraction.

De plus, l'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde de la lumière. Cela provoque l'incident de la lumière blanche sur un prisme est décomposée en différentes longueurs d'onde, correspondant aux différentes couleurs.

Un contrôle affecte la lumière du prisme souhaitée sur la diapositive de sortie du monochromateur.

Les références

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