Фотоколориметр

Существует множество схем фотоколориметров. Наиболее важными являются колориметры, построенные по принципу прямого (ПИП) и уравновешенного измерительных преобразователей (УИП). Характерной особенностью фотоколориметров является то, что выбранная длина волны выдел с помощью фильтров. На рис.13 изображен фотоколориметр, реализующий прямое измерительное преобразование.

Рис. 13.

Луч света от лампы (1) поступает в оптическую систему (2) и далее, через один из фильтров (Ф1,Ф2,Ф3), призму (3) и зеркало (4) направляется в 2 канала (измерительный и сравнительный). В этих каналах располагаются стеклянные кюветы (5), заполненные анализируемой средой и эталонной средой (6). Оптическая плотность известна. Лучи, выходящие из кювет, попадают в 2 идентичных по характеристикам фотоприемникам (фотоэлементам 7 и 8), сигнал которых поступает на вход дифференциального усилителя (9), который вычисляет их разность и усиливает ее. Выходящий сигнал дифференциального усилителя (9) подается на аналоговый или цифровой вольтметр (10) и описывается формулой:

(8)

где D и Dэт. – оптические плотности;

k – коэффициент преобразования.

Недостаток схемы: фотоприемники во времени могут по-разному измерять характеристики, что приводит к погрешности. Кроме того, определение погрешности вносит старение источникам излучения (1) во времени.

Рис. 14.

На рис 14 все элементы идентичны по ‘седьмой’ схеме, изображенной на рис.13, причем здесь используют 1 фотоприемник. А излучение из измерительного и сравнительного каналов поступает на фотоприемник поочередно. Для этого используют обтюратор (14), диск с отверстием (16), который приводится во вращающее движение с помощью синхронного двигателя (15). На графике (рис.15) показан сигнал фотоприемника, поступающий от измерительного и сравнительного каналов. Если на графике импульсы по амплитуде такие как показано на рис. 15., специальный усилитель (10) усиливает их и управляет работой реверсивного двигателя (11), таким образом, чтобы его ротор, механически связанный со шторкой (17), перемещал бы ее в направление уменьшение потока света, поступающего со сравнительного канала. Это перемещение будет происходить до тех пор, пока импульсы сравнительного и эталонного каналов не станут равны по амплитуде импульсам, поступающим со сравнительного канала. При таком условии, ротор двигателя останавливается. Т.е. будет достигнуто уравновешивание, а значение разности оптических плотностей будет определяться показанием стрелки (12) на шкале (13).

Рис. 15.

Такая схема достигает равновесия при одном и том же значении разности оптической плотности, т.к. это равновесие практически не зависит от характеристик источника и приемника электромагнитных излучений. Класс точности 0.5..1.5. Сами по себе они используются для анализа окрашенных сред. Однако, широчайшее применение они имеют в случаях, когда для анализа используют дополнительные химические реакции. Они придают прозрачной среде характерную окраску, интенсивность которой зависит от концентрации определенного компонента.