SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE
Principe d'un spectrophotomètre classique
Longueurs d'onde utilisées en spectrophotométrie
Encyclopædia Universalis France
Tous les composants optiques (lentilles, miroirs, cellules, dispositifs de dispersion) doivent être transparents dans la gamme spectrale employée.
Un spectrophotomètre comprend essentiellement trois parties : la zone d'excitation, la zone échantillon et la zone de détection. Ces différentes parties peuvent être indépendantes les unes des autres, ce qui permet d'avoir un appareil évolutif et perfectible. Elles peuvent également être intégrées dans le même instrument.
Le bloc d'excitation
Le bloc d'excitation comprend la source lumineuse et un système dispersif, appelé monochromateur.
Les sources sont classées en fonction du caractère (continu ou discontinu) et du domaine spectral de leur émission. Les sources à spectre discontinu (mercure, argon, néon) sont réservées aux étalonnages. Les principales qualités exigées pour une source de spectrophotométrie sont une émission continue, une excellente stabilité temporelle et une durée de vie assez longue (environ 2 000 h).
Le monochromateur est constitué d'une fente d'entrée, d'une unité de dispersion et d'une fente de sortie. La source éclaire la fente d'entrée du système dispersif, que l'on fait défiler afin d'obtenir, à la fente de sortie, le faisceau incident de longueur d'onde appropriée λ0. Dans la pratique, le faisceau, à la sortie, est toujours une bande symétrique, dont la largeur à mi-hauteur est contrôlée par la largeur des fentes. L'utilisation du prisme comme élément dispersif est assez restreinte aujourd'hui, compte tenu du développement des réseaux gravés et holographiques. L'utilisation de filtres s'avère alors nécessaire pour éviter la superposition de réflexion d'ordres différents.
Si le domaine spectral exploré est très étendu, un sélecteur mécanique permet de substituer au premier bloc d'excitation (source, réseau, filtres) un second bloc.
La cavité échantillon et les techniques d'examen des échantillons
La cavité
Spectrophotomètre d'absorption à barrettes de photodiodes
Encyclopædia Universalis France
L'emplacement de la cavité échantillon est différente selon qu'il s'agit de spectrophotométrie d'absorption U.V.V. ou I.R. Dans l'U.V.V., il faut éviter la photolyse (décomposition chimique par la lumière) de l'échantillon : la cavité est donc toujours placée après le monochromateur, sauf dans la géométrie de l'optique inversée. À l'inverse, le rayonnement I.R. n'est pas très énergétique : la cavité échantillon se trouve placée avant le monochromateur, ce qui présente l'avantage de supprimer une partie du rayonnement diffusé (cf. infra, figure, et Spectrophotomètres I.R.T.F.).
La cavité échantillon doit être suffisamment vaste (environ 12 cm de côté) pour permettre l'installation de différents systèmes de régulation de la température, qui affecte le niveau et le peuplement de certains niveaux d'énergie : l'émission de phosphorescence d'un composé devient aisément observable à 77 K. La cavité doit pouvoir se subdiviser en deux compartiments identiques (cf. infra Spectrophotométrie d'absorption à double faisceau) et permettre l'utilisation de cellules de grand trajet optique.
Les échantillons
On utilise des cuves à deux (absorption) ou à quatre (émission) faces transparentes, parallèles et plates pour ne pas dévier le faisceau incident.
Si les échantillons sont gazeux, le trajet optique des cuves est au moins supérieur à 5 cm.
Pour les échantillons liquides, les cuves les plus utilisées ont un trajet optique intérieur l de 1 cm ; on joue souvent sur le trajet optique (0,1 cm < l < 10 cm) pour obtenir l'absorption souhaitée. L'emploi de cuves à volume réduit, ou « microcuves », s'avère utile lorsque le volume de l'échantillon est limité.
Pour les échantillons solides, de nombreuses[...]
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Écrit par
- Dora GRAND : docteur ès sciences, ingénieur de recherche
Classification
Médias
Classification de la spectrophotométrie optique d'absorption en fonction de la longueur d'onde et de l'énergie du faisceau incident
Encyclopædia Universalis France
Techniques de spectrophotométrie optique
Encyclopædia Universalis France
Schéma de principe d'un spectrophotomètre classique
Encyclopædia Universalis France
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