CHE COS'È UN MONOCROMATORE?

Un monocromatore è un dispositivo ottico che separa la luce policromatica (come la luce solare o la luce proveniente da una lampada) in una gamma di lunghezze d'onda individuali (luce monocromatica) e consente di selezionare una banda stretta di queste lunghezze d'onda individuali. La luce della banda di lunghezza d'onda desiderata viene quindi diretta su un campione, e un rivelatore o altri componenti del sistema ottico.

PRINCIPIO DI UN MONOCROMATORE

La separazione della luce nelle sue singole componenti di lunghezza d'onda è chiamata dispersione. Un elemento con questa proprietà è chiamato elemento dispersivo. Per selezionare una banda stretta di queste lunghezze d'onda, è possibile utilizzare una fenditura per bloccare le lunghezze d'onda indesiderate. Più stretta è la fenditura, più stretta è la banda di lunghezze d'onda. In generale, un monocromatore è costituito da un elemento dispersivo, una fenditura di ingresso, specchi per produrre un fascio parallelo simile alla luce solare, una fenditura di uscita e specchi per estrarre la luce monocromatica.

Fissando la fenditura e ruotando l'elemento dispersivo, la direzione della luce dispersa viene ruotata in modo che il colore della luce monocromatica risultante cambi: come si può vedere nella Figura 1 nel pannello superiore, la posizione dell'elemento dispersivo provoca luce rossa per uscire dalla fenditura, mentre nel pannello inferiore l'elemento dispersivo ruota in modo che la luce in uscita dalla fenditura sia color ciano.

Figura 1: principio di un monocromatore

I DIVERSI TIPI DI MONOCROMATORI

I monocromatici possono essere suddivisi in diverse tipologie a seconda del tipo di elemento dispersivo utilizzato e della disposizione ottica del sistema:

 

Monocromatori a prisma

L'elemento dispersivo nei monocromatori a prisma è un prisma. I prismi hanno un'elevata efficienza di utilizzo della luce e non producono luce di ordine superiore e pochissima luce dispersa. Tuttavia, la dispersione dipende dalla lunghezza d'onda (alta per UV, bassa per IR) e dalla temperatura.

Figura 2: rappresentazione schematica di un monocromatore Czerny-Turner

Monocromatici a reticolo

L'elemento dispersivo nei monocromatori a reticolo è un reticolo di diffrazione riflettente. Fornisce una dispersione costante per tutte le lunghezze d'onda e una bassa dipendenza dalla temperatura. Tuttavia, producono quantità relativamente grandi di luce dispersa e richiedono l'uso di filtri per bloccare la luce di ordine superiore. A causa delle loro proprietà di dispersione superiori, i reticoli di diffrazione sono spesso utilizzati negli strumenti moderni.

Il design più popolare per i monocromatori a reticolo nei lettori di micropiastre e negli spettrofotometri è il monocromatore Czerny-Turner. Questo tipo di monocromatore utilizza specchi curvi in modo che la luce riflessa dallo specchio venga collimata fuori dalla fenditura (Figura 2).

APPLICAZIONI MONOCROMATORI

I monocromatori sono comunemente usati in dispositivi di misura come spettrometri o lettori di micropiastre. Sono un dispositivo popolare per la selezione della lunghezza d'onda in una gamma di tecnologie di rilevamento, come l'assorbimento e l'intensità della fluorescenza.