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AQI > Les composantes des appareils > Flashcards

Les composantes des appareils Flashcards

1
Q

Quelles sont les composantes générales des appareils de photométrie?

A

*Source lumineuse
*Système de sélection d’ondes
*Cuvettes
*Système de détection
*Lecteur

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Q

Quels sont les deux types de source lumineuses?

A

*Lampe à incandescence
*Lampe à décharges électriques dans un gaz

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3
Q

Quel est le rôle de la source lumineuse d’un appareil photométrique?

A

Sert à fournir l’énergie excitatrice en émettant de la lumière

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4
Q

Quelles doivent être les caractéristiques de la source lumineuse?

A

*Intensité suffisante
*Intensité constante
*Se trouver dans les rayons dans la région spectrale désirée

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5
Q

Quelles sont les composantes des lampes à incandescence?

A

*La lampe à incandescence est composée d’un filament métallique fait de tungstène dont les extrémités sont reliées à une électrode
*Le tout est contenu dans une ampoule de verre à pression interne réduite
*Les électrodes sont reliées à une source de tension

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6
Q

Pourquoi la lumière d’une source lumineuse peut parfois paraître jaune?

A

Le verre arrête les rayons UVs et quelques longueurs d’onde dans le bleu

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7
Q

Expliquez le fonctionnement de l’ampoule à incandescence

A

Le courant électrique circule dans le circuit et fait chauffer le filament métallique jusqu’à incandescence

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8
Q

Que permet le chauffage du filament métallique d’une lampe à incandescence?

A

Lorsque le filament est chauffé jusqu’à ce qu’il soit blanc, il émet de la lumière blanche

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9
Q

Quelles sont les caractéristiques principales des lampes à incandescence?

A

*Spectre: 360 nm à 1000 nm
*Utilisé dans les régions de la lumière visible (400 nm à 700 nm)
*Inconvénients : produit beaucoup ode chaleur

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10
Q

Quelles sont les composantes de la lampe à décharges électriques dans un gaz?

A

*Deux électrodes, qui ne sont pas reliées entre elles, reliées à une source de tension
*Le tout est recouvert d’une ampoule de quartz
*À l’intérieur il y a un gaz

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11
Q

Expliquez le fonctionnement des lampes à décharges électriques dans un gaz

A

En ayant une différence de potentiel entre les deux électrodes, cela provoque l’apparition de décharges électriques entre elles. Ainsi, cela cause l’ionisation du gaz qui va émettre de l’énergie sous forme de lumière

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12
Q

Quelles sont les caractéristiques des lampes à hydrogène?

A

*Émet un spectre continu entre 165 nm et 360 nm
*Fragile
*Moins stable
*Moins durable

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13
Q

Quelles sont les caractéristiques des lampes au deutérium?

A

*Émet un spectre continu entre 165 nm et 360 nm
*Plus stable
*Plus durable

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14
Q

Quelles sont les caractéristiques des lampes au xénon?

A

*Émet un spectre continu entre 200 nm et 1000 nm dont le maximum d’intensité est à 500 nm
*Utilisé dans les fluorimètre

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15
Q

Quelles sont les deux systèmes de sélection d’ondes?

A

*Filtres
*Monochromateurs

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16
Q

Qu’est-ce qu’un système de sélection d’ondes?

A

Permet d’isoler une partie du spectre plus ou moins étroite de manière à ce que la lumière dirigée vers l’échantillon ait une longueur d’ondes qui correspond le plus possible à celle qu’il peut absorbée

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17
Q

Quelles sont les caractéristiques générales des filtres?

A

*Structure plus simple
*Bonne sélectivité (bande passante d’environ 20 nm)
*Usage limité

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18
Q

Quelles sont les caractéristiques générales des monochromateurs?

A

*Structure complexe
*Sélectif (bande passante d’environ 5 nm)

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19
Q

Quels sont les deux types de filtres?

A

*Filtres d’absorption
*Filtres d’interférence

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20
Q

Quelle est la signification du terme bande passante?

A

*Définie la largeur de la bande spectrale que le filtre laisse passer
*Définie comme l’intervalle de longueurs d’onde dans lequel :
T = 1/2 Tmax

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21
Q

Quel est le rôle des filtres d’absorption?

A

Retirer, par absorption préférentielle, certaines longueurs d’ondes et transmettre d’autres longueurs d’ondes

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22
Q

Quelle est la composition des filtres d’absorption?

A

Mince couche de gélatine colorée (par des substances dissoutes ou en suspension) qui absorbe la lumière de certaines longueurs d’onde placée entre deux plaques de verre

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23
Q

Expliquer le fonctionnement des filtres d’absorption?

A

*Une source lumineuse envoie de la lumière blanche sur le filtre qui absorbe toutes les longueurs d’onde de la lumière blanche sauf une seule couleur
*Donc la lumière sortant du filtre sera une lumière de cette unique couleur
*La couleur n’étant pas absorbée est la couleur complémentaire de la solution à dosée
*Une partie de cette lumière de couleur est absorbée selon la concentration et l’autre partie est transmise et captée par le spectrophotomètre

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24
Q

Quelles sont les principales caractéristiques des filtres d’absorption?

A

*Surtout dans les longueurs d’onde visibles
*Bande passante de 20 nm à 50 nm
*Permet d’obtenir une lumière monochromatique
*Pourcentage de transmission du filtre est entre 10 et 50% de la lumière incidente

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25
Q

Pour un filtre donné, quelle est la signification des trois chiffres 570-36-35?

A

570: longueur d’onde de transmission maximale
36: largeur totale de la bande passante
35: pourcentage de transmission maximal du filtre

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26
Q

Quelle est la composition des minces couches métalliques?

A

Argent semi-transparent

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27
Q

Qu’est-ce que la substance diélectrique?

A

Substance qui ne conduit peu ou pas l’électricité, mais qui laisse s’exercer les forces électrostatiques

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28
Q

Quelle est la composition de la substance diélectrique?

A

*Du fluorure de magnésium (MgF2) qui a un indice de réfraction différent du verre
*Son épaisseur dicte la largeur de la bande passante

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29
Q

Expliquez le fonctionnement des filtres d’interférence

A

*Ces filtres sont organisés de manière à causer des interférences entre les longueurs d’ondes (constructives ou destructives)
*Les ondes de certaines longueurs dont celles qui ont la même longueur que l’épaisseur de la couche diélectrique ou un multiple de cette épaisseur vont interférer de façon à s’additionner et elles sont transmises par le filtre
*Les autres ondes finissent par s’annuler entre elles

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30
Q

Quelle est la largeur des bandes passantes pour les filtres d’interférence monocouche et multicouche?

A

*Monocouche: entre 10 et 15 nm
*Multicouche: entre 1 et 5 nm

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31
Q

Que permette les monochromateurs?

A

Obtenir de la lumière d’une longueur d’onde donnée sur toute l’étendue du spectre

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32
Q

Quels sont les deux types de monochromateurs?

A

*Monochromateurs à prisme
*Monochromateurs à réseaux de diffraction

33
Q

Quel est le rôle de la fente d’entrée?

A

Limiter la quantité de lumière qui atteint l’élément dispersif tout en lui assurant un éclairage suffisant

34
Q

Quel est le rôle de l’élément dispersif?

A

Décompose la lumière blanche en ses différentes longueurs d’onde

35
Q

Quelles sont les éléments qui composent un monochromateur?

A

*Fente d’entrée
*Élément dispersif
*Fente de sortie

36
Q

Que peut-on utiliser comme élément dispersif?

A

*Prisme (réfraction)
*Réseau de diffraction

37
Q

Quel est le rôle de la fente de sortie?

A

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

38
Q

Expliquez comment le monochromateur fonctionne pour isoler un faisceau de lumière monochromatique

A

*La lumière blanche arrive à la fente d’entrée dont seulement une partie entre dans le monochromateur
*L’élément dispersif reçoit cette lumière qui amène la décomposition de la lumière blanche en ses différentes longueurs d’onde
*La fente de sortie va être placée au niveau des longueurs d’onde sélectionnées
*La lumière monochromatique obtenue est envoyée sur l’échantillon

39
Q

Quelles sont les caractéristiques des prismes?

A

*Matière solide transparente (verre ou quartz)
*Forme triangulaire avec 2 faces planes

40
Q

Dans quelle région du spectre est utilisé le prisme en verre?

A

*Visible
*Proche infrarouge

41
Q

Dans quelle région du spectre est utilisé le prisme en quartz?

A

UVs

42
Q

Par quel principe fonctionne le monochromateur à prisme et qu’est-ce que ça permet?

A

*Par réfraction lorsque la lumière entre ET sort du prisme
*Obtenir un spectre continu non linéaire (bandes plus larges et d’autres plus minces)

43
Q

Qu’est-ce qu’un spectre continu non linéaire?

A

*Bandes plus larges dans les bleus
*Bandes plus étroites dans les rouges

44
Q

Expliquez le principe d’un spectre continu non linéaire d’un monochromateur à prisme

A

*Les bandes plus larges (bleus) sont de longueurs d’onde plus courtes et sont plus réfractées
Les bandes plus étroites (rouges) sont de longueurs d’onde plus longues et sont moins réfractées

45
Q

Quelle est la constitution d’un réseau de diffraction?

A

*Une plaque de verre avec un mince revêtement métallique (aluminium) d’un côté
*Dans l’aluminium est gravée une multitude de petites rainures (entre 600 et 2000 par mm)
*Réseau de diffraction holographique

46
Q

Expliquez comment fonctionne le réseau de diffraction

A

*Les rayons lumineux qui passent au centre de la fente ne sont pas diffractés donc ils forment le carré central sur l’écran
*Les rayons lumineux qui rencontrent un côté de la fente (une arête vive) sont diffractés donc ils vont dévier et interférer entre eux (interférences constructives et destructives) formant l’alternance de zones lumineuses et d’ombre
*Chaque zone lumineuse est décomposée en ses différentes longueurs d’onde en spectre de 1er, 2e, 3e ordre…
*Ce sont les spectres de 1er ordre qui sont les plus clairs

47
Q

Expliquez le principe de réseau de diffraction par transmission

A

Chacune des rainures agit comme une petite fente et cause la diffraction de la lumière

48
Q

Expliquez le principe de réseau de diffraction par réflexion

A

Les rayons de la lumière blanche rencontrent les arêtes vives des pointes des rainures du réseau et sont déviés par diffraction

49
Q

Quand utilise-t-on un prisme comme élément dispersif et quels sont ses avantages?

A

*Quartz en UVs
*Spectre d’intensité supérieure parce que le prisme ne répartit pas la lumière sur différents spectres

50
Q

Quand utilise-t-on un réseau de diffraction comme élément dispersif et quels sont ses avantages?

A

*Visible
*Meilleur qu’un prisme quant à l’isolation spectrale
*La dispersion angulaire causée par le réseau est plus forte ce qui favorise une meilleure résolution

51
Q

Qu’est-ce qu’une cuvette?

A

Petit récipient transparent qui contient un échantillon et qui cause un minimum d’absorption et dans lequel la lecture d’absorbance est faite

52
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes en verre de borosilicate?

A

*Visible
*Proche infrarouge
*Longueur d’onde entre 340 nm et 2500 nm

53
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes en quartz?

A

*UVs
*Longueur d’onde entre 200 nm et 400 nm

54
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes en plastique?

A

*Polystyrène ou acrylique
*Visible et UVs
*Longueur d’onde entre 200 et 700 nm
*Sensible à la chaleur

55
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes cylindriques?

A

*Usage plus fréquent
*Parfaitement ronde
*Diamètre interne uniforme
*Comportement comme une lentille
*Ex. spectrophotomètre, Dimension, Intégra

56
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes carrées ou rectangulaires?

A

*Plus coûteuse
*Présente peu d’aberrations optiques
*Ex. spectrophotomètre, ExpressPlus

57
Q

Quelles sont les caractéristiques des cuvettes cylindriques à circulation?

A

*Fixée dans l’appareil
*Souvent en verre
*Nettoyage entre chaque lecture

58
Q

Pourquoi les cuvettes doivent-elles être très propres, ni empreintes digitales, ne pas contenir de bulles et ne pas être égratignées?

A

Amène à la diffusion de la lumière, donc il y a une perte d’intensité de la lumière qui peut fausser la lecture

59
Q

Quel entretien doit-on faire pour les cuvettes de verre et de quartz?

A

*Laver la cuvette avec de l’eau distillée quelques fois
*Laver la cuvette avec de l’éthanol absolu (99%) quelques fois
*Dans cet ordre pour que le séchage de la cuvette soit plus rapide (l’éthanol s’évapore plus vite que l’eau)

60
Q

Quel est le rôle du système de détection d’un appareil de photométrie?

A

*Capter la lumière transmise et d’en mesurer l’intensité et d’émettre un signal électrique mesurable d’intensité proportionnelle à celle de la lumière qui a atteint le détecteur
*Le détecteur transforme un signal lumineux en signal électrique

61
Q

Quelle est la définition des matériaux conducteurs?

A

*Possèdent des éelctrons libres qui permettent la formation d’un courant électrique lorsqu’il y a une différence de potentiel
*Ex. cuivre, fer

62
Q

Quelle est la définition des matériaux semi-conducteurs?

A

*Ne possèdent pas d’électrons libres
*Possèdent des électrons superficiels qu’un apport d’énergie externe (ex. lumière) peut facilement arracher

63
Q

Quelle est la définition des matériaux isolants?

A

*Ne possèdent pas d’électrons libres
*Ne possèdent pas d’électrons superficiels
*Pas de passage d’électricité

64
Q

Quelles sont les composantes d’une cellule photo-émissive simple?

A

*Photocathode
*Anode
*Ampoule de verre

65
Q

Quelle est la caractéristique de la photocathode dans la cellule photo-émissive simple?

A

*Recouverte d’un matériau photosensible émetteur d’électrons (semi-conducteur)
*Reliée à une source de tension (avec l’anode)

66
Q

Quelle est la caractéristique de l’anode dans la cellule photo-émissive simple?

A

*Métal conducteur
*Reliée à une source de tension (avec la cathode)

67
Q

Quelle est la caractéristique de l’ampoule de verre dans la cellule photo-émissive simple?

A

À pression interne réduite

68
Q

Expliquez le fonctionnement de la cellule photo-émissive simple

A

*La lumière frappe la photocathode, arrache des électrons et les amène en surface
*La tension entre les deux électrodes amène le transfert des électrons vers l’anode
*Formation du courant électrique (proportionnelle à l’intensité de la lumière qui atteint la photocathode)

69
Q

Quelles sont les caractéristiques de la cellule photo-émissive simple?

A

*Temps de réponse très court (inférieur à 1 ms)
*UVs et visible
*Pas d’amplification du signal

70
Q

Quels sont les deux types d’arrangement possible pour le tube photomultiplicateur?

A

*Arrangement linéaire
*Arrangement circulaire

71
Q

Quelles sont les composantes des tubes photomultiplicateurs?

A

*Photocathode
*Dynodes
*Anode

72
Q

Quelles sont les rôles de la photocathode dans le tube photomultiplicateur?

A

*Arrache des électrons à la lumière
*Matériau semi-conducteur

73
Q

Quelles sont les rôles des dynodes dans le tube photomultiplicateur?

A

*Électrodes entre la cathode et l’anode
*Potentiel intermédiaire croissant d’une à l’autre

74
Q

Quelle est le rôle de l’anode dans le tube photomultiplicateur?

A

Mesure du courant électrique résultant

75
Q

Expliquez le fonctionnement du tube photomultiplicateur

A

*La lumière passe au travers de la photocathode
*Elle arrache des électrons
*Ceux-ci passent de dynodes en dynodes en arrachant toujours plus d’électrons jusqu’à l’anode
*Celle-ci capte le courant électrique résultant et en mesure l’intensité (amplification du signal)

76
Q

Donnez les caractéristiques du détecteur à tube photomultiplicateur

A

*Temps de réponse très rapide (entre 2 et 100 us)
*Très sensible
*UVs et visible (entre 160 et 700 nm)
*Amplification du signal

77
Q

À quoi sert un lecteur?

A

Convertir un signal électrique en une information uutile à la présentation des résultats

78
Q

Quel est le rôle d’un lecteur électronique?

A

Analyse les impulsions électriques qui proviennent du détecteur et présente les résultats au moyen d’un affichage numérique

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