Колориметри и фотоколориметри, Спектрофотометри, Двувълнови спектрофотометри, Спектрофотометри с
Колориметри и фотоколориметри
Фотоколориметрите са устройства, предназначени да определят количеството на оцветено вещество чрез измерване на абсорбцията и пропускането във видимата част на електромагнитния спектър.
Фиг.5 Опростена схема на фотоколориметър: 1 - източник на светлинна енергия (лампа с нажежаема жичка, флаш лампа); 2 - лентов светлинен филтър, който предава светлинния поток в лентата с дължина на вълната L; 3 - контейнер за тестови проби (клетка); 4 - детектор (фотодетектор); Ф0 - падащ поток от светлинна енергия; Ф е потокът светлинна енергия, преминал през разтвора, който е погълнал част от енергията; Дължина - честотна лента на използвания филтър.
Фиг. 6. Обобщена блокова схема на едноканален колориметър: 1 - източник на светлинна енергия; 2 - диафрагма; 3 - оптична система; 4 - лентов филтър; 5 - оптична система; 6 - кювета; 7 - фотодетектор; 8 - аналогово-цифров преобразувател; 9 - микрокомпютър; 10 - индикатор; 11 - конзола на оператора; 12 - комуникационен интерфейс с външен компютър и записващо устройство.
Спектрофотометри
Основната разлика между спектрофотометър и фотоколориметър е способността да се пропуска светлинен поток с всяка необходима дължина на вълната през изследваната проба, да се извършват фотометрични измервания чрез сканиране (преглед) на целия диапазон на дължината на вълната не само на видима (VIS) светлина - от 380 до 750 nm, но и близо до ултравиолетова (UV) - от 200 до 380 nm.
Последното обстоятелство не изключва целесъобразността от производство на евтини спектрофотометри, които нямат източник на ултравиолетово лъчение и работят само във видимата част на оптичния диапазон на дължината на вълната.
Предназначението на споменатия и много важен режим на работа на спектрофотометрите - режимът на сканиране - е да се начертае спектралната крива на поглъщане(абсорбция) и намиране на пикове върху него, както и изследване на интерферентни процеси и търсене на фалшиви пикове, които водят до грешни резултати при спектрофотометрични изследвания.
Фиг. 7 - монохроматор (източник на монохроматично излъчване на светлинна енергия с дължина на вълната l); 2 - кювета с тестов разтвор; 3 - детектор (фотодетектор); Ф0 - падащ поток от светлинна енергия; Ф - потокът от светлинна енергия, преминаващ през разтвора, поглъщайки част от енергията
Спектрофотометри с двойна дължина на вълната
В началото на 50-те години на миналия век Brighton Chance предложи нов метод за измерване на много малки промени в абсорбцията в проби със силно разсейване и мъглявина. Основната идея е много проста. Докато при спектроскопията с два лъча, където две кювети, проба и еталон, се облъчват със светлина с една, но променлива дължина на вълната, при абсорбционната спектрофотометрия с две дължини на вълната се използва само една кювета за проба, която се облъчва с две различни дължини на вълната, и разликата в абсорбцията между1и2, т.е.
Схемата на стандартен двувълнов спектрофотометър е показана на фиг. 8. Разделителната способност по дължината на вълната тук, за разлика от светимостта, е от второстепенно значение. Следователно теснолентовите интерферентни филтри са доста подходящи като "монохроматор" на двувълнов спектрофотометър. Те имат по-голяма светимост от решетъчните монохроматори. Два лъча светлина с дължини на вълната 1 и 2 последователно облъчват пробата с помощта на огледало, което осцилира с честота от 30 до 100 Hz. Съответните сигналиI (1)иI (2)се подават към фазочувствителен усилвател, чийто изходен сигнал след определено преобразуване се подава към компютър за обработка.
Фиг.8.Схема на типдвувълнов спектрофотометър.
Два ортогонални лъча, излъчвани от една лампа, се разделят, колимират и разпръскват от филтри за смущения с дължини на вълната на предаване 1 и 2. След това светлинните лъчи се фокусират върху малко осцилиращо огледало (типичната честота на трептене е 120 Hz). Генерираната последователност от светлинни импулси с дължини на вълните 1, 2, 1, 2, ... се абсорбира в по-голяма степен от оптично плътната проба, а ниският интензитет на пропуснатата светлина се открива от фотоумножител. Изходният сигнал на фотоумножителя се преобразува от блокиращ усилвател и се подава към компютър за обработка. Използването на полупрозрачно огледало и подходящ блокиращ филтър между пробата и детектора, изключително малък излъчвател на светлина (актинична лампа с интерфилтър 3) прави възможно разпознаването на изключително ниски промени в абсорбцията (A