Практикум по агрохимии - 2-е изд. - Минеев В.Г.
ISBN 5-211-04265-4
Скачать (прямая ссылка):
Светофильтры не обеспечивают высокой монохроматизации излучения, что при измерении растворов с высокой концентрацией анализируемого вещества приводит к отклонению от линейной зависимости между величинами D и С (закона Бугера-Ламберта-Бера).
Рис. 1. Оптическая схема характерист ики светофильтра (по Полуэктову)
А>1 ?max &2
HM
7
Использование прибора с монохроматором в большинстве случаев делает возможным количественное определение тех же растворов.
Монохроматоры позволяют разложить непрерывное излучение на монохроматические составляющие при помощи призм или дифракционных решеток. Ширина выделяемого спектрального интервала зависит от конструкции прибора.
Кюветы. В спектрофотометрии измеряют не абсолютное значение оптической плотности, а разность оптических плотностей исследуемого раствора и раствора сравнения. Кювету с исследуемым раствором называют рабочей, а с раствором сравнения - кюветой сравнения. Кюветы бывают различной формы и с различной шириной поглощающего слоя (от 0,2 до 100 мм). Точная ширина поглощающего слоя обозначена на рабочей грани кюветы. В приборе кювету располагают таким образом, чтобы ее рабочая грань была перпендикулярна направлению потока излучения.
Для работы кювету выбирают следующим образом: в одну из кювет набора наливают раствор средней концентрации (из серии приготовленных анализируемых растворов) и измеряют его оптическую плотность с предварительно выбранным светофильтром. Кювету оставляют для работы, если измеренная оптическая плотность находится в пределе 0,3 - 0,5.
Для фотометрирования растворов в видимой области спектра используют кюветы из шлифованного оптического стекла, для работы в ультрафиолетовой области - из шлифованного кварца.
Детекторы. Для детектирования излучения применяют устройства, основанные на явлении фотоэффекта, - фотоэлементы. Для приема сигнала в видимой и УФ-областях обычно используют сурьмяно-цезиевый (180 - 650 нм) и кислородно-цезиевый (600 - 1100 нм) фотоэлементы, а также фотоумножители. Если интенсивность падающего потока невелика, фиксировать импульсы от отдельных фотонов можно с помощью специальных электронных устройств - счетчиков фотонов.
В качестве индикаторов сигнала используют гальванометры или миллиамперметры.
ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРИБОРОВ В зависимости от способа измерения различают одно- и двух-
лучевые приборы, от способа монохроматизации - фотоэлектро-
колориметры и спектрофотометры.
Фотоэлектроколориметры имеют простую конструкцию, их чаще
используют для выполнения серийных анализов.
ДВУХЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ В этих приборах излучение от источника разделяется на два потока. Один проходит через анализируемый раствор, другой - через раствор сравнения. В приборе с двумя
8
детекторами сигнал регистрируется компенсационным методом (световые потоки уравниваются путем изменения ширины щели (диафрагмы). Обычно изменяющаяся диафрагма связана с барабаном, на который нанесены соответствующие шкалы в единицах пропускания или оптической плотности. Примером таких приборов служат фотоэлектро-колориметры ФЭК-М, ФЭК-56.
В приборах с одним детектором используют попеременную (при помощи модулятора) подачу сигнала световых потоков, прошедших через рабочую кювету и кювету сравнения. Оба потока складываются, на один фотоэлемент попадает суммарный поток излучений. Сигнал регистрируется компенсационным методом. Подобную оптическую схему имеет фотоэлектроколориметр ФЭК-60 (рис. 2).
Рис. 2. Фотоколориметр ФЭК-60:
1 - нулевой гальванометр,
2 - барабан измерительной диафрагмы,
3 - барабан компенсационной диафрагмы,
4 - рукоятка потенциометра,
5 - рукоятка переключения светофильтров,
6 - отделение для светофильтров,
7 - кнопка для включения высокой чувствительности,
8 - отделение для фотоэлементов
Двухлучевые спектрофотометры устроены по тому же принципу, что и фотоэлектроколориметры, но схемы их более сложные. Детектирование всегда осуществляется одиночным детектором. Примером таких спектрофотометров служат СФ-10, СФ-14.
ОДНОЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ. В этом типе приборов излучение от источника проходит только через рабочую кювету или кювету сравнения поочередно. При прохождении светового потока через кювету сравнения возникший фототок (отклонение стрелки гальванометра) компенсируют изменением ширины щели. После этого на пути светового потока помещают рабочую кювету и вызванное изменение фототока компенсируют потенциометром, на шкале которого нанесены единицы пропускания или оптической плотности. По принципу однолучевой схемы работают колориметр фотоэлектрический однолучевой (КФО),
9
колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2 (рис. 3), спектроколориметр «Спекол» (рис. 4), спектрофотометры СФ-4, CA-16, СФ-26, СФ-46 (рис. 5) и др.
ПОРЯДОК РАБОТЫ НА ПРИБОРАХ
ФОТОЭЛЕКТРЮКОЛОРИМЕТР ФЭК-60. Общий вид прибора показан на рис. 2. Прибор готовят к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Проведение измерений
1. Рукояткой 5 устанавливают нужный светофильтр.
2. Перед началом измерений проверяют «электрический нуль»: при закрытых измерительной 2 и компенсационной 3 диафрагмах рукояткой потенциометра 4 устанавливают нуль на гальванометре 1.
