Фотоколориметры

Фотоколориметр — оптичний прилад для вимірювання концентрації речовин в розчинах. Дія колориметра грунтується на властивості забарвлених розчинів поглинати проходить через них світло тим сильніше, чим вище в них концентрація фарбувального речовини. Застосування різних світлофільтрів з вузькими спектральними діапазонами пропускається світла дозволяє визначати окремо концентрації різних компонентів одного і того ж розчину. На відміну від спектрофотометрів, фотоколориметры прості, недорогі і при цьому забезпечують точність, достатню для багатьох застосувань.

Відмінності фотометра і спектрофотометра

Технічно спектрофотометр від фотометра відрізняється пристроєм вибору реєстрованих довжин хвиль. Для фотометрів – це світлофільтри з досить широким діапазоном пропускання, для спектрофотометрів – це дифракційна решітка або призма з кращої селективністю по довжинах хвиль і розширеним спектральним діапазоном.

Принцип роботи спектральних приладов

Спектрофотометри дозволяють розкладати білий світ в безперервний спектр, виділяти з цього спектру вузький інтервал довжин хвиль, в межах якого світловий пучок можна вважати монохроматичним (ширина виділеної смуги спектру 1 – 20 нм), пропускати ізольований пучок світла через аналізований розчин і вимірювати з високим ступенем точності інтенсивність цього пучка. Поглинання світла забарвленим речовиною в розчині вимірюють, порівнюючи його з поглинанням нульового розчину. У фотометричному спектрофотометрі поєднуються два основних прилади: монохроматор, службовець для отримання монохроматичного світлового потоку, і фотометр фотоелектричний, призначений для вимірювання інтенсивності світла.

Монохроматор складається з трьох основних частин: джерела світла, диспергуючого пристрою (пристрої, розтлінного біле світло в спектр) і пристосування регулює величину інтервалу довжин хвиль світлового пучка, що падає на розчин.

Для розкладання світла в спектр застосовуються скляні і кварцеві призми, а також дифракційні решітки. Призми володіють досить великою дисперсією і великою світлосилою. Кварцові призми дають можливість працювати в ультрафіолетовій області спектру. Дуже важливою деталлю спектрофотометра є щілина, з допомогою якої можна регулювати інтенсивність світлового потоку: чим менше її розкриття, тим менше світла проходить через неї і тим вже інтервал довжин хвиль світлового пучка, що пропускається щілиною.

Фотометр фотоелектричний складається з вакуумних фотоелементів, підсилювача постійного струму і компенсуючого пристрою (потенціометра), шкала якого проградуйована в одиницях оптичної щільності і відсотках світлопропускання.

В основу роботи спектрофотометра покладено принцип виміру відносини двох світлових потоків: потоку, що пройшов через досліджуваний зразок потоку, що падає на досліджуваний зразок (або пройшов через контрольний зразок).

Світловий пучок з освітлювача потрапляє в монохроматор через вхідну щілину і розкладається дифракційної гратами в спектр. У монохроматичний потік випромінювання, що надходить з вихідної щілини у кюветне відділення, по черзі вводяться контрольний і досліджуваний зразки. Випромінювання, що пройшло через зразок, потрапляє на катод фотоелемента в приймально-підсилювальному блоці. Електричний струм, що проходить через резистор RН, який включений в анодний ланцюг фотоелемента, створює падіння напруги на резисторі, пропорційне потоку випромінювання, падаючого на фотокатод.

Підсилювач постійного струму з коефіцієнтом посилення, близьким до одиниці, забезпечує передачу сигналів на вхід мікропроцесорної системи (далі - МПС), МПС по команді оператора по черзі вимірює і запам'ятовує напруги UT і U, пропорційні темновому потоку фотоелемента, потоку, який пройшов через контрольний зразок, і потоку, що пройшов через досліджуваний зразок. Після вимірювання МПС розраховує коефіцієнт пропускання Т досліджуваного зразка. Значення вимірюваної величини висвічується на цифровому фотометричному табло.

Методи фотометрії: переваги та недоліки

Одним з найпростіших методів фотометрії є фотоколориметрия. Прилади, що використовуються в цьому методі аналізу – фотоколориметры, принцип їх роботи заснований на вимірюванні інтенсивності світла певної довжини хвилі, що проходить через забарвлений комплекс аналіту. Чим нижче інтенсивність світла, тим вищий вміст аналіту в пробі.Перевагою цього методу є простота і низька вартість апаратури, недоліки - складність підготовки проб до аналізу і низька селективність методу.