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EIN Monochromator ist ein Instrument, das nur wenige Wellenlängen einer Strahlung aussendet, die aus einer Mischung von Wellenlängen besteht. Die Hersteller versuchen oft, diese Wellenlängengruppe so nah wie möglich an die Ziellänge zu bringen.
Prinzip
Der wichtigste Teil eines Monochromators ist in der Regel eine regelmäßige Bar oder Zeitplan. Für einige Anwendungen, a Prisma die Vorliebe. Die Elemente des Gitters müssen für die unterschiedlichen Wellenlängenbereiche in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet werden, der nahe am . liegt Wellenlänge der zu monochromatisierenden Strahlung.
Die Strahlung tritt durch einen schmalen Spalt in den Monochromator ein und wird von einem Parabolspiegel als paralleler Strahl auf das Gitter abgebildet. Die unterschiedlichen Wellenlängen werden vom Gitter in leicht unterschiedliche Richtungen reflektiert. Ein zweiter Spiegel bildet das parallele Strahlenbündel als Spektrum in Richtung der Austrittslücke. Dadurch bleibt nur eine der Wellenlängen - oder besser gesagt ein sehr schmaler Bereich um eine Wellenlänge - aus dem Spektrum durch. Durch Drehen der Stange wird die Wellenlänge der transmittierten Strahlung gewählt werden. Durch Variieren der Breite der Schlitze ist es möglich, den übertragenen Wellenlängenbereich einzuengen oder zu erweitern.
Bei der oben beschriebenen Anordnung gibt es nur einen Detektor, der die durch die Austrittsspule emittierte Strahlungsmenge misst. In moderneren Versionen wird das gesamte entwirrte Spektrum auf eine Detektorzeile projiziert, beispielsweise auf ein CCD-Element. Dies hat den Vorteil, dass man das gesamte Spektrum auf einmal messen kann und nicht warten muss, bis alle Wellenlängen nacheinander gemessen wurden. Es macht das Setup auch viel kleiner und robuster, da es keine beweglichen Teile mehr gibt.
Sichtbares Licht
Für sichtbares Licht bedeutet dies, dass der Gitterabstand in der Größenordnung von wenigen Mikrometern liegen sollte. Dies geschieht oft durch das Anbringen von Kratzern nahe beieinander auf einer Glasplatte. Jeder, der schon einmal mit einer CD hantiert hat, kennt das Farbenspiel auf der Seite, die die Informationen trägt. Je nachdem, aus welchem Blickwinkel Sie die CD betrachten, sehen Sie rotes, grünes oder blaues Licht. Dies ist ein gutes Beispiel für den Beugungseffekt, der in einem Monochromator verwendet wird. Die Pits auf der CD, in denen die Informationen aufgezeichnet sind, sind tatsächlich nur wenige Mikrometer voneinander entfernt.
Röntgenstrahlen
Für andere Strahlung werden andere Abstände benötigt. Vor dem röntgen beispielsweise werden die regelmäßigen Abstände in einem Kristallgitter verwendet. Zum Beispiel schneidet man eine dünne Scheibe aus einem großen Quarzkristall und hält diesen Kristall in einem ganz bestimmten Winkel 2θ im Röntgenstrahl, um die Bragg-Beziehung:
- 2dsinθ = λ
Dabei steht d für die Abstände zwischen den Atomen in der ausgewählten Kristallebene.
Es ist sogar möglich, den Kristall ein wenig zu biegen. In diesem Fall ist es möglich, den monochromatischen Strahl zu fokussieren. Die Menge der Brennpunkte bildet normalerweise eine gerade Linie (einen Linienfokus).
Infrarot
Es ist auch möglich, Monochromatoren für Infrarotstrahlung zu bauen. Instrumente mit einem Monochromator, sog. dispersiv Instrumente wurden jedoch fast vollständig durch Instrumente mit einem anderen Prinzip der Wellenlängentrennung ersetzt, dem Interferometer.