DE812967C

DE812967C - Verfahren zur Messung der Lichtabsorption von Stoffen und Kolorimeter zur Ausuebung des Verfahrens

Info

Publication number: DE812967C
Application number: DEP50968A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Hansen
Original assignee: ZEISS OPTON
Current assignee: ZEISS OPTON
Priority date: 1949-08-04
Filing date: 1949-08-04
Publication date: 1951-09-06

Description

Verfahren zur Messung der Lichtabsorption von Stoffen und Kolorimeter zur Ausübung des Verfahrens Bei der Messung der Lichtabsorption durchsichtiger Stoffe, z. B. von Lösungen, mittels elektrischer Strahlungsempfänger muß man dafür sorgen, daß die Meßergebnisse einmal von Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle und weiterhin von den unterschiedlichen Eigenschaften der Strahlungsempfänger unabhängig werden.
Bei einem bekannten Kolorimeter mit einer Lichtquelle und zwei lichtelektrischen Zellen hat man dieses Ziel dadurch zu erreichen versucht, daß man sowohl die zu untersuchende Probe wie auch die lichtschwächende Meßvorrichtung im Strahlengang ein und derselben Zelle angeordnet hat, während der Lichtstrom der anderen Zelle während der Messungen überhaupt nicht geändert wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß der Meßbereich grundsätzlich beschränkt ist. Schon bei der Messung ohne Probe, d. h. also bei der Bezugsmessung, muß die Meßvorrichtung auf größte Extinktion eingestellt werden, und nach Einführen der Probe wird die Lichtschwächung der Meßvorrichtung so lange verringert, bis die Summe der Extinktionen wieder den gleichen Wert hat wie vorher. Die größte meßbare Extinktion ist also diejenige, auf die die Meßvorrichtung ohne Probe eingestellt war.
Das ist besonders unvorteilhaft bei der Messung sehr geringer Extinktionen, da die Empfindlichkeit der bekannten elektrischen Photometer um so größer ist, je größer die Lichtströme sind.
Dieser Mangel wird durch die vorliegende Erfin- dung beseitigt. Die Erfindung verwendet ebenfalls ein Kolorimeter mit zwei Strahlenempfängern, von denen jeder bei der Bezugs- und bei der Absorptionsmessung praktisch die gleiche Strahlung erhält, wobei im Strahlengang des einen Empfängers die lichtschwächende Meßvorrichtung angeordnet ist. Erfindungsgemäß wird für die Absorptionsmessung die zu untersuchende Probe in den Strahlengang des zweiten Empfängers, für die Bezugsmessung dagegen die Probe oder ein zusätzlicher lichtschwächender Körper von praktisch gleicher Absorption in den Teil des Strahlenganges eingeführt, der beiden Strahlenempfängern gemeinsam ist. Hierdurch wird einmal das Prinzip der vollständigen Kompensation gewahrt, da die Bezugsmessung und die eigentliche Messung bei genau gleicher Bestrahlung der beiden Zellen erfolgen. Außerdem sind die Lichtströme in jedem Falle so groß wie die zu messende Absorption es überhaupt zuläßt.
Das Prinzip der Erfindung sei an Hand der Abb. 1 und 2 näher erläutert.
Abb. 1 zeigt schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines Kolorimeters nach der Erfindung. Die beiden Zellen Zt und Z2 empfangen den Lichtstrom einer Lichtquelle L über einen halbdurchlässig versilberten Spiegel T. Um spektral einwandfreie Messungen zu erzielen, ist hinter der Lichtquelle ein Farbfilter F in an sich bekannter Weise vorgesehen. In dem Stromkreis der beiden lichtelektrischen Zellen liegt ein Potentiometer P und in Brückenschaltung ein Meßgerät M. Mittels des Potentiometers ist ein Nullabgleich der Photoströme bei der Bezugsmessung möglich. Außerdem kann der Nullabgleich durch einen Keil K2 erfolgen, der aber im übrigen nicht zur Messung dient.
Hierfür ist die lichtschwächende Meßvorrichtung Kl, hier ebenfalls in Form eines verschiebbaren Keiles dargestellt, vorgesehen.
Für die Bezugsmessung wird die zu untersuchende Probe bei A eingeführt. Dadurch wird der Lichtstrom für beide Zellen in gleicher Weise geschwächt. Wenn die zu untersuchende Probe eine Lösung ist, wird gleichzeitig im Strahlengang der Zelle Z2 bei B eine zweite Küvette mit dem Lösungsmittel angeordnet, um damit den Einfluß der Absorption des Lösungsmittels auf das Meßergebnis auszuschalten. Nun werden bei Stellung des Keiles Ks auf vollen Lichtdurchgang die Photoströme der beiden Zellen mittels des Potentiometers und gegebenenfalls des Keiles K2 so abgeglichen, daß das Meßinstrument M auf Null zeigt. Darauf werden zur Absorptionsmessung die beiden Küvetten bei A und B vertauscht, so daß sich die Probe jetzt bei B, also nur noch im Strahlengang des Empfängers Z2 befindet. Die Küvette mit dem Lösungsmittel liegt dafür bei A. Im Strahlengang der Zelle Z hat sich damit nichts geändert. Die Zelle Zl empfängt dagegen den vollen Lichtstrom bis auf die Schwächung durch das Lösungsmittel bei A, die ja nicht mitgemessen werden soll. Durch Verstellen der Meßvorrichtung Kt wird der Lichtstrom jetzt so weit vermindert, bis der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt ist und das Meßgerät M wieder Null anzeigt. Der Grad der Verstellung von Kl ist ein Maß für die Absorption der Probe.
Abb. 2 zeigt nochmals ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar soll hier vor allem die Anordnung der optischen Teile erläutert werden.
Die Lichtquelle L wird durch einen Kondensor S S bei L1 abgebildet. Am Ort des Bildes L1 ist eine Linse Nt angeordnet, die ihrerseits die Kondensoröffnung in gleicher Größe in S1 und über den halbdurchlässigen Spiegel T in S3 abbildet. Bei S, und Ss befinden sich die Linse N2 bzw. N8, die ein weiteres Bild der Lichtquelle bei L2 bzw. Ls erzeugen.
K11 ist die lichtschwächende Meßvorrichtung, die als Graukeil oder als Blende oder aber als ein Paar gegeneinander' verdrehbarer Flächenpolarisatoren ausgebildet sein kann. Die beiden Strahlungsempfänger Zl und Z2 liegen wieder in einer Brükkenschaltung mit dem Meßgerät M und dem Potentiometer P. Die Küvetten mit der Probe und dem Lösungsmittel werden bei A und B in den Strahlengang eingeführt.
Durch die dargestellte optische Anordnung ist erreicht, daß die Querschnitte und Abstände bei A und B genau die gleichen sind, so daß beim Durchstrahlen der Küvetten an beiden Stellen die gleichen Verhältnisse vorliegen. Bei der Bezugsmessung befindet sich die Probe bei A und die Küvette mit der Lösung bei B. Für die Absorptionsmessung werden die Küvetten gegeneinander vertauscht.
In Sonderfällen kann es vorkommen, daß aus konstruktiven Gründen der Durchmesser des Lichtbündels bei A größer als die Küvette ist, so daß also nicht alles Licht durch die Probe hindurchgeht. In diesen Fällen ist es zweckmäßig, die Probe nur am Ort B unterzubringen und während der Bezugsmessung an den Ort A einen lichtschwächenden Körper von entsprechend großem Durch messer und praktisch der gleichen Absorption wie die der Probe anzuordnen. Während der Bezugsmessung'befindet sich also bei A dieser lichtschwächende Körper und bei B eine Küvette mit dem Lösungsmittel. Für die Absorptionsmessung wird der lichtschwächende Körper bei A durch die Küvette mit dem Lösungsmittel ersetzt und gleichzeitig bei B die Probe eingeführt. Auch in diesem Fall ist erreicht, daß die beiden Empfänger Zl und Z2 bei beiden Messungen praktisch den gleichen Lichtstrom erhalten.

Claims

PATEXTANSPRtJCHE: I. Verfahren zur Messung der Lichtabsorption von Stoffen unter Verwendung eines Kolorimeters mit zwei Strahlungsempfängern, von denen jeder bei der Bezugs- und der Absorptionsmessung praktisch die gleiche Strahlung erhält, und im Strahlengang des einen Empfängers die lichtschwächende Meß vorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Absorptionsmessung die zu untersuchende Probe in den Strahlengang des zweiten Empfängers, für die Vergleichsmessung dagegen die Probe oder ein zusätzlicher lichtschwächender Körper von praktisch gleicher Absorption in den Teil des Strahlengangs eingefügt wird, der beiden Empfängern gemeinsam ist.
2. Kolorimeter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des einen Empfängers, der nicht die Meßvorrichtung enthält, sowie in dem Strahlengang, der beiden Empfängern gemeinsam ist, Vorrichtungen zur wechselweisen Aufnahme der Probe vorgesehen sind.
3. Kolorimeter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I mit zusätzlichem Absorptionskörper im gemeinsamen Teil des Strahlengangs, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorptionskörper als veränderbare Lichtschwächungsvorrichtung ausgebildet ist.
4. Kolorimeter zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch einen halbdurchlässigen Spiegel zur Aufteilung des von der Lichtquelle kommenden Strahlengangs auf die beiden Empfänger.