Принцип работы фотоколориметра

Фотоколориметр - оптический прибор для измерения концентрации веществ в растворах. Действие основано на свойстве окрашенных растворов поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация с окрашивающего вещества.
 
 
Оптическая плотность - мера ослабления света прозрачными объектами (такими, как кристаллы, стекла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография).
 
 
Вычисляется как десятичный логарифм отношения потока излучения падающего на объект, к потоку излучения прошедшего через него (отразившегося от него), т. е., это есть логарифм от величины, обратной к коэффициенту пропускания (отражения):
 
D = log;;(I; / I), где I; - интенсивность падающего света, I - интенсивность прошедшего света.
 
Коэффицие;нт пропуска;ния – безразмерная физическая величина, равная отношению потока излучения , прошедшего через среду, к потоку излучения , упавшего на ее поверхность:
 
; = Ф / Ф0, где ; – коэффициент пропускания, Ф – поток излучения, прошедший через среду, Ф; – поток излучения, упавший на поверхность среды.
 
Коэффициент пропускания связан с оптической плотностью (её ещё обозначают А) соотношением:
 
Т = 10-D
 
Сумма коэффициента пропускания и коэффициентов отражения, поглощения и рассеяния равна единице по закону сохранения энергии.
 
Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера:
 
I = I0 • 10– ;lc  или I/I0 = 10– ;lc  или - IgT = A = ;lc, где ; – молярный коэффициент поглощения (коэффициент экстинкции); l – толщина светопоглощающего слоя; с – концентрация раствора.
 
Коэффициент экстинкции - оптическая плотность раствора при данной длине волны и толщине поглощающего слоя, равной 1 см. Обозначается индексом Е (или ;).
 
Используется монохроматическое излучение (излучение со строго определённой длиной волны), его пропускают через исследуемый образец, и непоглощённая часть излучения попадает на находящийся напротив источника света фотоэлемент. Фотоэлемент работает на принципе фотоэффекта – выбивание электронов из кристаллической решётки под действием энергии фотонов. Сигнал, таким образом, пропорционален интенсивности излучения попадающего на фотоэлемент [1]. Наиболее широкое распространение получили фотоэлементы с Sb-Cs-фотокатодом (с максимальной чувствительностью в области от 160 до 650 нм), с мультищелочным фотокатодом (от 400 до 870 нм) и с Ag-Cs- фотокатодом (от 400 до 1300 нм).
 
Монохроматическое излучение получают с помощью монохроматора. Принцип работы данного прибора основан на дисперсии света. Монохроматор состоит из следующих основных частей и узлов: входная спектральная щель, , диспергирующий элемент (призма или дифракционная решётка), фокусирующий объектив и выходная спектральная щель, которая выделяет излучение, принадлежащее узкому интервалу длин волн. Возможность сканирования спектра (выбора нужного спектрального диапазона) обеспечивается путем поворота диспергирующего элемента. Для обеспечения точности поворот осуществляется с помощью специального передаточного механизма, управление последним в различных моделях может осуществляться вручную (последовательно перебирая необходимые длины волн) или автоматически (с помощью готового или собственного программного обеспечения).
 
Также существуют двойные монохроматоры, представляющие из себя последовательно сочленённые монохроматоры, в которых излучение из выходной щели первого монохроматора направляется во входную щель второго.
 
Преимуществом таких приборов является минимизация влияния условий исследований (в частности, нестабильности свойств элементов устройства или температуры) на точность измерений. Отметим, что фотоколориметр не показывает напрямую значение концентрации вещества в исследуемой среде. Для вывода данных на индикатор приходится прибегать к градуировочным графикам, в которых используются измерения растворов с заранее определенными концентрациями.
 
Исследования, производимые с помощью такого прибора, как фотоколориметр, достаточно просты и отличаются быстротой проведения и анализа. При этом точность практически не уступает точности при использовании более сложных методов. Нижние границы определяемых концентраций в зависимости от рода вещества составляют от 10;3 до 10;8 моль/л.
 
Список используемой литературы:
1.Спектральный анализ неорганических газов / В.М. Немец, А.А. Петров, А.А. Соловьев. – Химия, 1988 – 240 с.: ил.