рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Спектрометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона с фурье-преобразованием

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Спектрометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона с фурье-преобразованием

Спектрометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона с фурье-преобразованием - раздел Образование, Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия Принцип Работы Современного Инфракрасного Спектрометра Показан На Рисунке 57....

Принцип работы современного инфракрасного спектрометра показан на рисунке 57.1. Его ключевым элементом служит интерферометр Майкельсона. Свет с широкой полосой длин волн попадает на интерферометр Майкельсона, который регистрирует спектр интенсивностью I как функцию расстояния δ подвижного зеркала от стационарного, называемого интерферограммой.

Если источник света содержит одну частоту, то интерферограмма будет содержать только одну косинусоиду, как показано на рисунке 57.1. Если источник света содержит две частоты, то интерферограмма представлена двумя косинусоидами. Математически интерферограмма есть сумма всех косинусоид (частот) от ν₁ до ν_n, содержащихся в источнике.

Типичная интерферограмма показана на рисунке 57.2(а). Отметим, что сигнал I(δ) содержит сильный максимум при δ=0, поскольку в этом случае все косинусоиды имеют одну и ту же фазу. Помещение образца в интерферометр Майкельсона приводит к появлению новых частот в спектре.

Рис. 57.1. Принципиальная схема получения интерферограммы с помощью интерферометра Майкельсона (объяснение в тексте)

Упрощенная схема современного инфракрасного спектрометра представлена на рис. 57.2а. Источником света служит тело, нагретое до температуры (1000-1200^оC), имеющее максимум интенсивности излучения в интервале 4000-400 см^-1. Исходный луч света расщепляется на два с помощью кристалла германия и направляется по двум оптическим путям: один - на подвижное, а другой - на неподвижное зеркало. Отраженный от них свет собирается и, пройдя через образец, падает на ИК-детектор (обычно охлаждаемый жидким азотом теллурид кадмия и ртути). Интенсивность компоненты определенной длины волны меняется как косинус разности длины оптического пути δL от расщепителя луча до неподвижного и подвижного зеркал. Частота каждой функции косинуса обратно пропорциональна соответствующей ИК-длине волны (т.е. волновому числу ). Спектр (детектируемая ИК-интенсивность как функция ) получается в результате Фурье-преобразования интерферограммы, в котором суммирование заменено интегрированием.

Рис. 57.2. (а) Схема ИК-ФП спектрометра. Непрерывное излучение широкополосного ИК-источника модулируется интерферометром Майкельсона. Исходный луч расщепляется, попадая на два зеркала. Свет, отраженный от подвижного и неподвижного зеркал, снова собирается и, пройдя через образец, падает на ИК-детектор. Разность длины оптических путей очень точно измеряется с помощью гелий-неонового лазера (не показан). (б) Компьютер преобразует оцифрованную интерферограмму в ИК-спектр с помощью преобразований Фурье. Отметим, что частотный спектр образца, изображенный в нижней части рисунка, нормирован на спектр растворителя

Серьезным преимуществом ИК-ФП спектрометров является существенно более высокая точность разрешения по длине волны (волновому числу) в сравнении с дисперсионными. Достигается это с помощью второго интерферометра, который стыкуется с основным и сканирует движущееся зеркало интерферометра Mайкелсона лучом гелий-неонового лазера (Рис. 57.2). Для этой цели движущееся зеркало покрывается с двух сторон алюминием. Интерферограмма, соответствующая источнику с одной частотой, будет строгой косинусоидой, нулевое значение которой дает возможность прокалибровать инфракрасную интерферограмму с высокой точностью по длине волны. Это позволят достичь реального разрешения по волновому числу в 0.1 см^-1, тогда как волновое разрешение дисперсионного прибора составляет не более 2 см^-1.

Другое серьезное преимущество ИК-ФП спектрометров перед дисперсионными состоит в существенно большем отношении сигнал-шум, достигаемым за одно и то же время измерения.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия

Измерение инфракрасных спектров биологических молекул сильно затруднено... КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Колебания молекул Относительные положения атомов в молекулах постоянно...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Спектрометры среднего и дальнего инфракрасного диапазона с фурье-преобразованием

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 10. Абсорбционная спектроскопия
ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ Белки и нуклеиновые кислоты имеют характерные полосы поглощения в УФ-области. Биологические макромолекулы

Ультрафиолетовая и видимая спектральная область
Ультрафиолетовая (УФ) и видимая спектральная область соответствует энергетическим переходам порядка 100-1000 кДж∙моль-1 между основным состоянием и первым возбужденным состоянием (

Спектрофотометры для измерений в УФ- и видимой области
Рис. З1.4 Оптический путь в однолучевом спектрофотометре. Лампа накаливания для ви

Абсорбционная спектроскопия белков в УФ-области
С первых лет существования молекулярной биологии поглощение ультрафиолетового излучения белками использовалось для изучения конформации полипептидной цепи. Спектр поглощения белков

Спектры поглощения белков в видимой области
Наличие в белках простетических групп (хромофоров) с сильным поглощением в УФ и видимой области значительно облегчает их спектральные исследования. Зачастую хромофоры сами являются частью активного

Спектры поглощения нуклеиновых кислот
Электронные переходы в сахарных остатках и фосфатных группах нуклеотидов лежат в дальней ультрафиолетовой области (до 200 нм), тогда как ароматические основания поглощают в ближней ультрафиолетовой

АБСОРБЦИОННАЯ спектроскопия в Инфракрасной области
Инфракрасная спектроскопия сегодня с успехом используется в изучении молекулярных механизмов белковой активности, предоставляя информацию о молекулярных взаимодействиях. Так инфракрасный дифференци

Спектрометры инфракрасного диапазона
Абсорбционная спектроскопия используется для изучения биологических макромолекул во всем диапазоне спектра электромагнитного излучения. Инфракрасное излучение занимает обширный диапазон волн длиной

Дисперсионные спектрометры ближнего инфракрасного диапазона
Методологии измерений, связанные с каждым из трех ИК-диапазонов, сильно различаются. Измерения в ближней ИК-области осуществляются с помощью спектрофотометров, похожих по уст

Колебания молекул
При выяснении пространственной структуры молекул необходимо знать длины химических связей и углы между ними. Для большего числа молекул численные значения этих величин известны из рентгеновских диф

Колебательные моды многоатомных молекул
Только нормальные моды молекулы способны к взаимодействию с электромагнитным излучением, приводящим к ИК-поглощению. В случае биологических макромолекул, большинство нормальных мод сильно локализов

Методы повышения разрешения
Aнализ вторичной структуры белков с помощью ИК-спектров далеко не однозначен, поскольку полосы в областях амид-I и амид-III довольно широки и не разрешаются на отдельные компоненты,

Полосы амид-I, амид-II, амид-III
Область амид-I (1600-1700 см-1) пептидной группы наиболее часто используется для исследования вторичной структуры белков. Из-за сильного поглощения легкой воды в области 1640-1650 см

Сравнение вторичной структуры белков с помощью ИК-, КД-спектров и рентгеновских кристаллографических данных.
Перечисленные в этой Лекции методы повышения разрешения инфракрасных спектров белков и полипептидов часто приводят к неоднозначным результатам. В этой связи был разработан принципиально другой подх

ИК-спектроскопия ДНК
Поскольку колебания в нуклеиновых кислотах возникают в разных частях макромолекулы, их полосы поглощения можно обнаружить в нескольких спектральных диапазонах. Основные колебания на

Инфракрасная дифференциальная спектроскопия
ИК-спектры крайне чувствительны к небольшим смещениям координат отдельного атома. К примеру, изменение длины водородной связи всего лишь на 0,002 Å приводит к сдвигу частоты в

Круговой дихроизм, эллиптичность и дисперсия оптического вращения
Поглощение света с определенной поляризацией p веществом выражается через коэффициент экстинкции ep:

Спектрометры кругового дихроизма
Сигнал КД представляет собой разность поглощения лево- и право-циркулярно поляризованного света, которая является величиной порядка 10-3 для обычных образцов, поэтому для его точного изм

Вторичные структуры
Спектры КД a-белков, b-белков, a+b-белков, a/b-белков и неупорядоченных полипептидов показаны на рис. З5.5. Молярная эллиптичность выражена в единицах на децимоль аминокислотного остатка.

Базовые спектры белков
Если бы в первом приближении в спектре КД белка можно было пренебречь сопряжением между различными вторичными структурами в нем, то спектр можно было бы рассматривать как простую су

Мембранные белки
Были предложены различные методы интерпретации КД-спектров мембранных белков в терминах вторичных структур, основанные как на эмпирических, так и на теоретических подходах. Исследов

Белок-нуклеиновые взаимодействия
КД-спектры белок-нуклеиновых комплексов при длинах волн выше 250 нм обусловлены вкладом компонентов вторичных структур нуклеиновых кислот, что позволяет исследовать, к примеру, небольшие изменения