SU1557492A1 - Устройство дл измерени спектра поглощени вещества - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому спектральному анализу веществ, нарабатываемых в малых количествах, и может быть использовано в биохимических и медико-биологических исследовани х, в фармацевтической и химической промышленности. Изобретение позвол ет снизить количество вещества, необходимое дл  измерени  его спектра поглощени  (СП). Устройство содержит источник света, монохроматор, трехлучевое проекционное устройство, фотоприемники прошедшего и рассе нного излучени , два усилител , два синхронных детектора, логарифмический преобразователь, преобразователь напр жение - длительность импульса, функциональный генератор, соединенный с набором резисторов, датчик длин волн и систему регистрации. Один микролитр раствора вноситс  в светорассеивающий носитель, измер ютс  СП вещества по методам отражени  и СП носител  по методу пропускани . СП вещества корректируетс  с учетом СП носител . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к спектральному анализу веществ, нарабатываемых в малых количествах, и может быть использовано в биологических и медицинских исследовани х, в фармацевтической промышленности, криминалистике и при решении многочисленных задач окружающей среды.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  спектра вещества, стробированного пористой средой.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит осветитель 1, монохроматор 2 с электромеханическим

приводом диспергирующего элемента, трехлучевое проекционное устройство 3, держатель 4 рабочего образца, держатель 5 образца сравнени ,первый 6 и второй 7 фотоприемники, первый 8 и второй 9 усилители, первый 10 и второй 11 синхронные детекторы, преобразователь 12 напр жение - длительность импульса, логарифмический преобразователь 13, функциональный генератор 14, коммутатор 15, сменный набор резисторов 16, регистрирующее устройство 17 и датчик 18 длин волн.

Осветитель 1 оптически св зан с входом монохроматора 2, электромеханический привод которого св зан с

СЛ СП

Ј

Г

регистрирующим устройством 17 и датчиком 18 длин волн, вырабатывающим синхронизирующие импульсы, поступающие на синхронизирующий вход функ- ционального генератора 14 и необходимые дл  смены функциональной зависимости преобразовани , поступающей на управл ющий вход преобразовател 

12с выхода Функционального генератора 14 „

На измерительные входы преобразовател  12 напр жение - длительность импульса поступают сигналы с выходов второго синхронного детектора 11, а на синхронизирующий вход этого преобразовател  поступают импульсы с четвертого синхронизирующего выхода трехлучевого проекционного устройств 3, причем эти же импульсы поступают на синхронизирующий вход логарифмиче кого преобразовател  13, на измерительные входы которого поступают сигналы с выхода первого синхронного детектора 10. На вход второго синхронного детектора 10 через первый усилитель 8 поступает сигнал с выхода первого фотоприемника 6, а на 1 синхронизирующие входы этого детектора поступают импульсы с первого и третьего синхронизирующих выходов трехлучевого проекционного устройства 3 . На вход второго синхронного детектора 11 через второй усилитель 9 поступает сигнал с выхода второго фотоприемника 7, а на его синхронизирующие входы поступают импульсы с первого и второго синхронизирующих выходов трехлучевого проекционного устройства 3. Датчик 18 длин волн соединен с синхронизирующим входом функционального генератора 14, а выход логарифмического преобразовател 

13соединен с управл ющим входом коммутатора 15, через который набор резисторов 16 соединен с задающими входами функционального генератора 14.

Устройство работает следующим образом.

Три световых потока с одинаковой интенсивностью и равными длинами волн: падающий Фп, измерительный Физ и опорный Фол, формируемые в трехлучевом проекционном устройстве 3, поочередно во времени поступают соответственно на фотоприемник 6, на све торассеивающий носитель с веществом 4 и на чистый светорассеивающий носитель 5. Ф оп проходит сквозь чистый носитель и поступает на фотоприемник 6. Этот же поток, отраженный от чистого носител , поступает на с фотоприемник 7, на который также поступает отраженный от носител  с веществом световой поток Ф . С выхода фотоприемника 7 через усилитель 9 на вход синхронного детектора 11

Ю поступает сигнал в виде последовательности импульсов, соответствующих по амплитуде и времени световым потокам ФИЭм и Фоп, отраженным от светорас- сеивающих носителей с веществом и

J5 чистого. С помощью синхронизирующих импульсов, поступающих с первого и второго синхронизирующих выходов трехлучевого проекционного устройства 3 на синхронный детектор 11,

20 сигналы раздел ютс  во времени и детектируютс , а дальше по двум выходам в виде аналоговых сигналов Uц и Uon поступают на измерительные входы преобразовател  12 напр жение - дли25 тельность импульса, с выхода которого сигнал, соответствующий коэффициенту поглощени  вещества, как функци  длины волны светового потока, поступает на вход регистрирующего устрой30 ства 17, развертывающего прин тую информацию синхронно с перестройкой монохроматора 2 по длине волны. Одновременно датчик 18 длин волн, кинематически св занный с электромеханическим приводом монохроматора 2, вырабатывает импульсы, поступающие на синхронизирующий вход функционального генератора 14. Эти импульсы  вл ютс  командными дл  изменени  функциональной зависимости преобразовани , вид которой формируетс  функциональным генератором 14, с выхода которого она поступает на управл ющий вход преобразовател  12 напр жение - длительность импульса. Сигналы, поступающие через усилитель 8 с выхода фотоприемника 6 на вход синхронного детектора 10, соответствуют по амплитуде и времени световым потокам: падающему Фп и прошедшему Фпр сквозь чистый светорассеивающий носитель 5. С помощью синхроимпульсов, поступающих с первого и третьего синхронизирующих выходов трехлучевого проекционного устройства 3, синхронный - детектор 10 раздел ет по времени и детектирует поступающие на его вход сигналы и формирует на двух своих выходах аналоговые сигналы U „ и

35

40

45

50

U

пр-с.

соответствующие

падающему по . Эти сигнал

току Ф и потоку Ф Пр..з поступают на измерительные входы логарифмического преобразовател  13, на выходе которого формируетс  сигнал ,- соответствующий оптической плотности чистого носител , как функци  длины волны светового потока. Этот сигнал поступает на управл ющий вход коммутатора 15, через который к задающим входам функционального генератора 14 подключаете  набор резисторов 16, необходимый при определенном текущем значении оптической плотности чистого носител . С четвертого выхода трехлучевого проекционного устройства 3 синхроимпульсы поступают на синхронизирующие входы преобразователей 12 и 13, обеспечива  периодический процесс преобразовани  аналоговых сигналов, поступающих на их сигнальные входы.к

Пример. Провод т регистрацию спектра поглощени  водного раствора красител  Амидо-черный ЮБ с концентрацией красител  0,1 мГ в одном миллилитре дистиллированной воды с помощью регистрирующего спектрофотометра Спекорд UV-V16. Дл  этого в оптическую кювету измерительного канала, котора  имеет длину оптического пути, равную 2 мм, помещают 0,4 мл раствора красител  и в такую же кювету опорного канала помещают 0,4 мл дистиллированной воды, а затем регистрируют спектр поглощени  раствора красител  по методу пропускани  в единицах оптической плотности.

Далее с помощью микродозатора порци ми по 0,1 мкл на бумагу типа ФН-11 нанос т 1 мкл раствора красител  с указанной концентрацией, дают воде полностью испаритьс , ввод т участок бумаги, заполненный веществом (раствором красител ), в световой пучок измерительного канала устройства измерени  спектров поглощени , а в опорный пучок этого устройства ввод т чистый участок бумаги и регистрируют спектр погло- щени  красител , адсорбированного волокнами бумаги, по методу отражени  в единицах оптической плотности, т.е. производитс  регистраци  лога-

0

рифма отношени  светового потока, отраженного от чистой бумаги, к световому потоку, отраженному от участка бумаги, заполненного вещестФОТР .С .

Ф

вом, а именно: lg V lg

стр.8

Далее регистрируют с помощью указанного устройства спектр поглощени  чистой бумаги ФН-11 относительно воздуха по методу пропускани  в единицах оптической плотности (Д.сл

ig (Л-) и корректируют измеренФ

Пр.С

ныи спектр поглощени  красител ,содержащегос  в бумаге.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Эффект получени  спектра поглощени  малого количества вещества (в данном примере красител ), внесенного в светорассеивающий носитель (бумагу), причем спектра поглощени  полностью идентичного по виду спектру поглощени  большого количества вещества в растворе, можно объ снить, использу  упрощенную модель рассеивающей среды в виде многоходовой оптической кюветы,где роль отражающих поверхностей (зеркальных ) выполн ют поверхности частиц светорассеиваюшей среды.

В таблице использованы следующие обозначени :

Д - длина волны светового потока, нм

Д р-ра оптическа  плотность раствора красител  в кювете с оптической длиной 2 мм (ед.опт.пл.);

lg

Ф

Ф

- оптическа 

пр. с

плотность бумаги ФН-11, измеренна  относительно воздуха (ед.опт.пл.)$

lЈ

Фот р. С Ф отр 8

18

Ф отр.с

Ф

-10

0,5

с

отр. в

1,55 +

объемньш коэффициент поглощени  вещества , помещенного в светорассеи- вающую среду, эквивалентный оптической плотности прозрачного раствора вещества;

Ј /6 Д F-pq .100% - привеД П П„ цацС

Д р-ра

денна  погрешность измерени  предложенному способу.

о

в

по

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  спектра поглощени  вещества, содержащее последовательно оптически св - зэнные осветитель, монохроматор с электромеханическим приводом, проекционное устройство, кюветное отделение с держателем образцов, фото- приемник прошедшего излучени , соединенный с усилителем, измерительный аналого-цифровой преобразователь , выход которого соединен с входом системы регистрации, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  спектров поглощени  веществ, сорбированных светорассеивающей пористой средой, оно дополнительно содержит датчик длин волн, логарифмический преобразователь, фотоприемник рассе нного излучени , второй усилитель, два синхронных детектора , проекционное устройство выполнено трехлучевым, его первый оптический выход св зан с обоими фотоприемниками , второй оптический выход св зан с фотоприемником рассе нного излучени , а третий оптический выход - с фотоприемником прошедшего излучени , выход фотоприемника рассе нного излучени  соединен с вторым S усилителем, выходы обоих, усилителей соединены с входами первого и второго детекторов, первый синхронизирующий выход проекционного устрой5

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   ства соединен с одним из синхронизирующих входов каждого из детекторов , второй и третий - соответственно с синхронизирующим входом второго детектора и синхронизирующим входом первого детектора, выходы первого детектора соединены с входом логарифмического преобразовател , измерительный аналого-цифровой преобразователь выполнен в виде преобразовател  напр жение - длительность импульса и функционального генератора со сменным набором резисторов , подключенным к нему через коммутатор, причем выход функционального генератора соединен с управл ющим входом преобразовател  напр жение - длительность импульса, а синхронизирующим входом - с датчиком длин волн, при этом управл ющий вход коммутатора соединен с выходом логарифмического преобразовател , выходы второго детектора соединены с входом преобразовател  напр жение - длительность импульса, выход которого соединен с входом системы регистрации, а синхронизирующие входы преобразовател  напр жение - длительность импульса и логарифмического преобразовател  соединены с четвертым синхронизирующим выходом проекционного устройства , причем датчик длин волн и система регистрации кинематически св заны с диспергирующим элементом мо- нохроматора.

   Редактор Е. Копча

   Составитель Д. Пахомов

   Техред М.Ходанич Корректор М. Самборска 

   Заказ 714

   Тираж 509

   ВНИИПИ1Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   Подписное