White'i küvett: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
P pisitoimetamine
Resümee puudub
1. rida:
'''White’i küvett''' on optiline süsteem, mis on risttahuka või silindrilise kujuga ja koosneb kolmest peeglist, mida kasutatakse analüüsitavate gaaside kontsentratsioonide mõõtmiseks. 1942. aastal kirjutas sellisest seadmest [[John U. White]] oma artiklis.<ref name=":0" /> White'i seade erineb tavalisest [[Küvett|küvetist]] selle poolest, et sisaldab kolme nõguspeeglit, mille [[Kõverusraadius|kõverusraadiused]] on võrdsed ning nende abil saavutatakse pikk optiline teepikkus. Sellist meetodit optilise teepikkuse suurendamiseks on vaja kõikide gaaside kontsentratsioonide mõõtmiseks neeldumisel põhinevates spektromeetrites, näiteks vingugaasi sisaldus õhus. Tavalises spektroskoobis vaadeldakse materjalide neeldumisspektreid, mille alusel tehakse kindlaks uuritava materjali koostis. Kuna gaasid on madala tihedusega, siis analüüsitava neeldumise saamiseks on vaja suurendada valguse optilist teepikkust läbi uuritava keskkonna. Selle saavutamiseks disainis White optilise süsteemi, mis koosnes kolmest sama fookuskaugusega nõguspeeglist. Need küvetid on tavaliselt disainitud sellisena, et nad sobiksid standardsesse spektromeetrisse tavalise küveti asemele.<ref name=":0" />
 
== Ajalugu ==
10. rida:
== Tööpõhimõte ==
[[Pilt:White_cell_animation_8_traversals_(spectroscopy).gif|link=https://et.wikipedia.org/wiki/Pilt:White_cell_animation_8_traversals_(spectroscopy).gif|pisi|400x400px|White'i idee pika optilise teepikkuse saavutamiseks]]
White'i küveti eripära on kolm [[Nõguspeegel|nõguspeeglit]], millel kõigil on ühesugune [[kõverusraadius]] ja nende abil saavutatakse soovitud optiline teepikkus. Pealelangev kiir juhitakse küvetti ja sealt välja peeglite abil, mis on eelnevalt paigutatud soovitud nurkade alla. Sisendava juures olev peegel suunab kiirguse vajaliku nurga all proovi peale ja väljundava peegel suunab kiirguse detektorisse. Seadme gaasiga täitmiseks ja tühjendamiseks on selle küljes enamasti kaks kraani. Suurt optilist teepikkust on vaja saavutada, kuna spektroskoopia on füüsika haru, mis uurib kiirguse interaktsiooni ainega ja gaaside näol on tegemist väikese tihedusega keskkonnaga, kus gaasi koostise kindlakstegemiseks on vaja saavutada võimalikult suur valguse neeldumine uuritavas keskkonnas. Valguse optilise teepikkuse suurendamine suurendab valguse neeldumise tõenäosust gaasiga interakteerumise tulemusena.
 
Sellise anuma kasutamine suurendab kõvasti detekteerimispiiri. Kaks tagumist peeglit peavad olema sümmeetriliselt esimese suhtes, siis on esimesel tekkivate "täppide" vahekaugus võrdne tagumiste peeglite [[Kõverusraadius|kõverusraadiuste]] vahekaugusega ning selle abil saab määrata sisend- ja väljundava asukoha.<ref name=":0" /> Esimese peegli vahekaugus tagumiste keskpunktist määrab ära, mitu täppi tekib esimesele peeglile ehk kui palju kordi valgus läbib küvetti. Läbimiste arv peab alati olema neljakordne: kui esimesele peeglile tekib üks kujutis, siis läbib valgus küvetti neli korda; kui kolm, siis kaheksa jne.<ref name=":1" /> Kiirgus liigub pärast küvetist väljumist detektorisse, milleks on mõni optiline andur, mis registreerib kiirega toimunud muutused pärast anumasse sisenemist.
 
==== Peeglid ====
[[Pilt:Image-Metal-reflectance.png|link=https://et.wikipedia.org/wiki/Pilt:Image-Metal-reflectance.png|pisi|325x325px|Graafik demonstreerib, miks kullast kattega peegleid on kasulikum kasutada]]
Peeglite suur peegelduvus on väga oluline, et küveti läbimisel oleks kiirguskadu minimaalne. Kui peegel samuti infrapunakiirgust neelaks, siis see segaks oluliselt mõõtmisi. Graafikult on näha, et lähiinfrapunases alas on parima peegeldumisteguriga kuld, mis infrapunakiirgusega töötamisel on kõige levinum peeglikate. Erinevate aberratsioonide minimeerimine on selle meetodi juures väga oluline, sest aberratsioonid tekitavad kiirguskadusid ja seeläbi alandavad detekteerimispiiri ning suurendavad seadme viga. Nende vältimiseks on tavaliselt iga optilise teepikkuse jaoks välja arvutatud optimaalsed peeglite vahekaugused, omavahelised nurgad ja kiirguse sisenemise nurk. Peeglid peavad asetsema omavahel sümmeetriliselt. Näiteks juhul kui tagumised kaks peeglit (ülemisel joonisel M2 ja M3) on horisontaaltasandis nihkes, siis ei ilmu esimesele peeglile mitte ühtlased laserkiire kujutised, vaid pigem kujutiste paarid, mis väga pikkade optiliste teepikkustega küvettide korral võib kaasa tuua kiirguskadusid. Kui tagumised kaks peeglit on nihkes vertikaaltasandis, siis on mõlemal peeglil tekkivate täpikeste pildid omavahel nihkes. Samuti peab olema eesmise peegli (ülemisel joonisel M1) [[Kõverusraadius|kõverusraadiuse]] punkt samal tasandil tagumiste peeglite eraldusjoonega, muidu ei peegeldu ühelt tagumiselt peeglilt (M2) kiir täpselt teise tagumise peegli (M3) peale.<ref name=":0" /><ref name="lakAn" />
 
==== Optiline teepikkus ====
28. rida:
'''L=2Nd,'''
 
kus L – optiline teepikkus, N – tekkivate kujutiste arv, d – peeglitevaheline kaugus. Küveti läbimiste arvu saab suurendada sellist sisendkiire nurka valides, et peegelduste arv küvetis oleks maksimaalne. Näiteks kui esimene kiir langeks täpselt eesmise peegli [[Kõverusraadius|kõverusraadiuse]] keskpunkti ehk peegli keskele, siis läbib kiir küvetti täpselt neli korda. Kõige olulisem on tagumiste peeglite keskpunktide vahekaugus, sest see mõjutab nii proovi läbimise kordi, kui ka peeglitel tekkivate täpikeste korrapärast vahekaugust.<ref name="DU13A" />
 
== White'i küveti edasiarendused ==