Appareils de photométrie - Composantes Flashcards
Quelles sont les composantes d’un appareil de photométrie ?
- Source lumineuse
- Systèmes de sélection d’ondes
- Cuvettes
- Système de détection
- Lecteur
Quelles sont les sources lumineuses pour les appareils de photométrie ?
- Lampes à incandescence
- Lampes à décharges électriques dans un gaz
Quel est le rôle de la source lumineuse d’un appareil photométrique ?
Sert à fournir l’énergie excitatrice en émettant de la lumière
Quelles doivent être les caractéristiques de la source lumineuse d’un appareil photométrique ?
- Intensité suffisante
- Intensité constante
- Se trouve dans la région spectrale désirée
De quoi est composée la lampe à incandescence ?
- Une ampoule de verre à pression interne réduite
- Filament métallique fait de tungstène dont les extrémités sont reliées à une électrode.
- Les électrodes sont reliées à une source de tension
Comment fonctionne la lampe à incandescence ?
Le courant électrique circule dans le circuit et fait chauffer le filament électrique jusqu’à incandescence (chauffé à blanc). Le filament est tellement chauffé qu’il va émettre de la lumière blanche.
Quelles sont les caractéristiques principales des lampes à incandescence ?
- Spectre: 360 à 1000 nm
- Utilisées dans les régions du visibles (400 à 700 nm)
- Produit beaucoup de chaleur (inconvénient)
Quel est l’inconvénient des lampes à incandescence ?
Produit beaucoup de chaleur
Pourquoi est-ce que lumière d’une ampoule à incandescence parait jaune ?
Le tungstène émet une lumière blanche, mais l’ampoule de verre arrête les longueurs d’onde UV. Ce qui va bloquer le violet. résultat : la lumière paraitra jaune
De quoi est composée la lampe à décharges électrique dans un gaz ?
- Ampoule fait en quartz
- 2 électrodes non reliées entre elles mais reliées à une source de tension
- Gaz à l’intérieur de l’ampoule
- Mesure 1 ou 2 cm de haut
Quel type de gaz peut contenir une lampe à décharges électriques ?
- Hydrogène
- Deutérium
- Xénon
Donnez les caractéristiques de la lampe à hydrogène ?
- elle va émettre un spectre continu
- Toutes les longueurs d’onde seront là (165 à 360 nm - Lumière UV)
Donnez les caractéristiques de la lampe au deutérium ?
- elle va émettre un spectre continu
- Toutes les longueurs d’onde seront là, entre 165 et 360 nm (lumière UV)
- Plus stable et durable que la lampe à hydrogène
Donnez les caractéristiques de la lampe au xénon ?
- Elle va émettre un spectre continu entre 200 et 1000 nm
- Le maximum d’intensité est à 500 nm
- On s’en sert dans un fluorimètre
Quel est le rôle des systèmes de sélection d’ondes ?
Isoler une partie du spectre plus ou moins étroite de manière à ce que la lumière diriger vers l’échantillon soit une longueur d’onde qui correspond le plus possible à celle qu’il peut absorber.
Nommez les systèmes de sélection d’ondes
- Filtres
- Monochromateurs
Quels sont les 2 types de filtres ?
- Filtre d’absorption
- Filtre d’interférence
Quel est le rôle des filtres d’absorption ?
de retirer par absorption préférentielle certaines longueurs d’onde et transmettre d’autres longueurs d’onde
Qu’est-ce qui caractérise les filtres ?
- Structure simple
- bonne sélectivité
- Usage limité
Qu’est-ce qui caractérise les monochromateurs ?
- Structure plus complexe
- Ils sont plus sélectifs que les filtres
- Permet d’obtenir de la lumière d’une longueur d’onde donnée sur toute l’étendu du spectre
- On obtient de la lumière monochromatique
Quelle est la signification du terme « bande passante » ?
C’est elle qui définit la largeur de la bande spectrale que le filtre laisse passer
Quelles est la composition des filtres d’absorption ?
C’est une mince couche de gélatine qui est colorée et placée entre deux plaques de verre.
Pourquoi la gélatine des filtres d’absorption est colorée ?
Elle est colorée car elle contient des substances dissoutes ou en suspension qui absorbe la lumière de certaine longueur d’onde
Donnez les principales caractéristiques des filtres d’absorption
- on s’en sert dans les longueurs d’onde visibles
- La bande passante aura une largeur d’entre 20 et 50 nm
- Permet d’avoir une lumière monochromatique
- Le % de transmission du filtre se situe entre 10% et 50% de la lumière incidente
comment définir la bande passante d’un filtre d’absorption ?
L’intervalle de longueur d’onde dans lequel la transmission (T) est égale à la moitié de la valeur de la transmission maximal du filtre ( 1/2 T)
Expliquer le fonctionnement des filtres d’absorption
Une source lumineuse envoie de la lumière blanche sur le filtre. Le filtre va absorber toutes les longueurs d’onde de la lumière blanche sauf le vert, par exemple. Donc, ça sera une lumière verte qui sortira du filtre. Le vert est la couleur complémentaire du rouge soit la couleur de la substance à doser. Ce qui veut dire que la lumière verte est celle qui est le mieux absorbée par la substance rouge. Donc, une partie de la lumière sera absorbée par la substance et l’autre partie est transmise. Celle-ci sera captée par le détecteur du spectrophotomètre et le résultat sera affiché (ex. d’appareil, le Dimension EXL ou Xpand).
Quelles est la composition des filtres d’interférence ?
- Plaque de verre
- Minces couches métalliques
- Substance diélectrique
- Peut être monocouche ou multicouche
Qu’est-ce qu’une substance diélectrique ?
Substance qui ne conduit pas ou peu l’électricité mais qui laisse s’exercer les forces électrostatique
Quelle est la composition de la substance diélectrique ?
Fluorure de magnésium
Cette composition a un indice de réfaction différent de celui du verre. C’est l’épaisseur de cette couche qui va dicter la largeur de la bande passante du filtre
Quelle est la composition des minces couches métalliques
Argent semi-transparent
expliquer le fonctionnement des filtres d’interférence ?
Les filtres sont organisés de manière à causer des interférences entre les longueurs d’onde. Les ondes de certaines longueurs dont celles qui ont la même longueur que l’épaisseur de la couche diélectrique, ou qui ont un multiple de cette épaisseur là, vont interférer de façon à s’additionner et elles vont être transmise par le filtre. Les autres ondes vont finir par s’annuler.
Donnez les principales caractéristiques des bandes passantes des filtres d’interférence
Les bandes passantes seront plutôt étroite
Filtre monocouche: bande passante comprise entre 10 et 15 nm et une lumière transmise entre 40% et 60% de la lumière incidente.
filtre multicouche: bande passant comprise entre 1 et 5 nm et une transmission entre 50% et 70% de la lumière incidente.
Les monochromateurs : quel est le rôle de la fente d’entrée ?
limiter la quantité de lumière qui atteint l’élément dispersif tout en lui assurant un éclairage suffisant
Les monochromateurs : quel est le rôle de l’élément dispersif ?
Décomposer la lumière blanche en ses différentes longueurs d’onde (arc-en-ciel)
Les monochromateurs : Que peut-on utiliser comme élément dispersif ?
- Un prisme qui fonctionne par réfraction
- Un réseau de diffraction qui fonctionne par diffraction
Les monochromateurs : Quel est le rôle de la fente de sortie ?
Elle va limiter le passage des rayons qui émergent de l’élément dispersif pour obtenir un faisceau lumineux qui ne contient qu’une portion étroite du spectre. La fente de sortie peut être réglée.
Les monochromateurs : comment ils fonctionnent pour isoler un faisceau de lumière monochromatique ?
1 - Une lumière blanche arrive à la fente d’entrée dont seulement une partie entre dans le monochromateur
2- Cette lumière arrive sur l’élément dispersif qui amène la décomposition de la lumière blanche en ses différentes longueurs d’onde.
3 - La fente de sortie va être placée au niveau des longueurs d’onde que l’on désire sélectionner
4 - La lumière chromatique obtenue est envoyée sur l’échantillon
Les monochromateurs à prisme : quelles sont les caractéristiques des prismes utilisés ?
- C’est une matière solide
- En verre ou en quartz
- Transparent
- Forme triangulaire avec 2 faces planes
- Fonctionne par réfraction (entre dans le prisme, la lumière est réfractée en sortant)
- Donne un spectre continu
Qu’est-ce qu’un spectre continu ?
spectre lumineux qui s’étend du violet au rouge sans interruption. Les bandes de couleurs se succèdent sans espacement, donc non linéaire. Les bandes formées par des longueurs d’onde plus courte (bleu) sont plus large parce qu’ils sont plus réfractée que les longueurs d’onde plus longues qui auront des bandes moins larges (rouge)
Les monochromateurs : la différence entre les prismes en verre et en quartz
Verre : Absorbe les rayons UV. On s’en sert dans le visible et le proche infrarouge (700 à 2 000 nm)
Quartz: N’absorbe pas les UV. On s’en sert avec les rayons ultraviolets.
Les monochromateurs : quelle est la constitution d’un réseau de diffraction?
C’est une plaque de verre avec un mince revêtement métallique d’un côté (aluminium) gravé d’une multitude petites rainures (réseau holographique).
Les monochromateurs : On utilise le réseau de diffraction en tant qu’élément dispersif de deux façons. Quels sont-ils ?
- Par transmission
- Par réflexion
Les monochromateurs : Expliquez le principe par transmission ?
Chacune des rainures agit comme une petite fente et cause la diffraction de la lumière
Les monochromateurs : Expliquez le principe par réflexion ?
Lorsque les rayons de la lumière blanche rencontrent les arêtes vives des pointes du réseau. À ce moment, ils seront déviés par diffraction et il y aura décomposition de la lumière blanche entre ces différentes longueurs d’onde. C’est la réflexion qui est la plus utiliser car permet d’avoir de petit appareil.
Les monochromateurs : Quand utilise-t-on un prisme comme élément dispersif ?
Un prisme de quartz pour travailler en UV. Il fournit un spectre d’intensité supérieur car le prisme ne réparti par la lumière sur les différents spectres
Les monochromateurs : Quand utilise-t-on un réseau de diffraction comme élément dispersif ?
Quand on travaille dans le visible car meilleur qu’un prisme quand à l’isolation spectrale. La dispersion angulaire causé par le réseau est habituellement plus forte. Ce qui favorise une meilleure résolution.
Les cuvettes: qu’est-ce que c’est ?
Petits récipients transparents qui contient l’échantillon et cause un minimum d’absorption et dans lequel la lecture d’absorbance sera fait.
Les cuvettes : quels sont les matériaux ?
- Fait en verre de borosilicate, en quartz ou en plastique
Les cuvettes : quels sont les formes ?
a) Cylindrique (usage plus fréquent)
b) Carrée ou rectangulaire (peu d’aberration optique)
c) Cylindrique, à circulation (fixée dans l’appareil, en verre)
Les cuvettes : quand utilise-t-on le verre de borosilicate ?
On s’en sert dans le visible et le proche infrarouge (entre 340 nm et 2500 nm max)
Les cuvettes : quand utilise-t-on le quartz ?
Pour travailler dans les UV (entre 200 nm et 400 nm) lorsqu’on fait de la fluorescence. on se sert plutôt de cuvette carrée.
Les cuvettes : quand utilise-t-on le plastique ?
En polyester ou en acrylique, on peut s’en servir avec les UV et le visible (entre 200 nm et 700 nm). Elles sont plus fragiles à la chaleur et elles peuvent être déformées.
Les cuvettes : quel est l’entretien ?
Doit être très propres, ne pas contenir de bulles, pas d’empreintes digitales et ne pas être égratignées.
Nettoyer les cuvettes en rinçant quelques fois avec de l’eau distillée et ensuite avec de l’éthanol absolu (s’évapore + rapidement).
Système de détection : quel est le rôle ?
capter la lumière transmise, d’en mesurer l’intensité et d’émettre un signal électrique d’une intensité proportionnelle à celle de la lumière qui l’a atteint.
Les détecteurs sont fabriqués avec quels matériaux ?
Conducteur, semi-conducteurs et isolants.
Système de détection : qu’est-ce qu’un conducteur ?
Ils possèdent des électrons libres qui permettent la formation d’un courant électrique lorsqu’on met une différence de potentiel (ex cuivre, fer)
Système de détection : qu’est-ce qu’un semi-conducteur ?
Ils ne possèdent pas d’électrons libres mais ils ont des électrons superficielles qu’un apport d’énergie externe comme la lumière peut facilement arracher.
Système de détection : qu’est-ce qu’un isolant ?
Ils ne possèdent par d’électrons libres ni superficielles donc aucun passage de courant électrique.
Système de détection : la cellule photo-émissive simple, quelles sont les composantes ?
- Photocathode (semi-conducteur)
- Anode (métal conducteur)
- Ampoule en verre (pression interne réduite)
