SU682770A1 - Фотометр - Google Patents

Description

(54) ФОТОМЕТР

Изобретение относитс  к физико-хим.ическим методам анализа, а более конкретно - к фотометрическим прИ;борам, в которых сравниваютс  между собой два световых потока, прошедших через анализируемое вещество.

Известны фотометры, содержащие источник и приемник излучени , светофильтры , кювету, зеркальный модул тор светового потока 1.

В этих фотометрах излучение от одного источника после кюветы с помощью зеркального модул тора раздел етс  на два световых потока, каждый из которых проходит через соответствующие фильтры, а затем оба потока те.м же модул тором объедин ютс  и (Попадают на приемник излучени .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению  вл етс  фотометр , содержащий источник и приемник излучени , модул тор в виде диска, первое и -второе зеркала, кюветы, при этом ось источника 1аправлена под острым углом к плоскости диска, а плоскость диска параллельна плоскост м зеркал, расположенным по обе стороны от диска 2.

Недостатком известных фотометров  вл етс  то, что они имеют погрешности, вызванные нестабильностью характеристик

источника и приемника излучени  в зависимости от напр жени  питани , температуры окружающей среды и во времени, изменением светопропускани  светофильтров, а также погрещность, вызванную неодинаковым загр знением кювет с веществами.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Эта цель достигаетс  тем, что в устройство введены дополнительно два зеркала, расположенные .в плоскост х первого и второго зеркал, при этом в диске выполнены два секторных остроугольных выреза, разделенные непрозрачным аналогичным сектором , а диаметрально противоположно указанным вырезам размещены аналогичные секторы с зеркальным покрытием с обеих сторон диска.

На фиг. 1 изобра:; ена схема фотометра; на фиг. 2, 3 - диск модул тора, .вид спереди; на фиг. 3 - то же, вид сзади; на фиг. 4 - графическое изображение сигналов, Возникающих на приемнике излучени  при вращении .модул тора.

Фотометр содержит источник излучени  7 и приемник 2, фокусирующие зеркала ,J и 4,4, зеркала 5-8, модул тор светового потока Я светофильтры рабочий 10 и сравнительный 1J, кюветы - рабочую /2 и сравнительную 7.3, ослабитель светового потока (например оптический .клин) 14, усилитель 1-5, преобразователь 16, нуль-орган 17 и показывающий прибор /5. Кроме того, на фиг. 1 показаны световые лучи 19-22. Модул тор 9 фотометра выполнен в виде диска с двум  прозрачными секторами 23 и 24, разделенных непрозрачным сектором . Кроме этого на каждой из плоскостей модул тора имеетс  по одному .зеркальному сектору 25 и 26. Сектор 26 расположен симметрично относительно прозрачного сектора 23, а сектор 25 - относительно сектора 24. Углы секторов 23-26 равны 45°. Модул тор вращаетс  вокруг оси против часовой стрелки. Фотометр работает следующим образом . Световой поток от источника излучени  раздел етс  на два луча: 5 (сравнительный ) и R (рабочий), первый .из которых отража сь от зеркала 7 попадает на модул тор 9, а второй непосредственНО попадает на модул тор 9. Затем оба лзча, в зависимости от положени  диска модул тора при вращении его в течение одного периода образуют четыре луча 19, 20, 21, 22. 19-й луч образуетс  следующим образом: луч света R, исход щий от излучател  1, отражаетс  от сектора 23 модул тора, попа.дает на зеркало 5, .проходит через Светофильтр рабочий 10, сектор 26 модул тора , кювету рабочую 12, отражаетс  от зеркала 4 и попадает на приемник излучени  2. 20-й луч образуетс  при повороте модул тора на 90 против часовой стрелки. Луч света R проходит через сектор 24 модул тора , светофильтр сравнительный //, оптический клин 14, отражаетс  от зеркала 8 и сектора 25 модул тора (обратна  сторона диска модул тора), проходит через кю(вету рабочую 12, отражаетс  от зеркала 4 и попадает на приемник излучени  2. 21-й луч образуетс  при следующем по1вороте модул тора .на 90°. Луч света S, отража1 сь от зеркала 7, проходит через сектор 26 модул тора, отражаетс  от зеркала 5, проходит светофильтр рабочий 10, отражаетс  от сектора 23 модул тора и зеркал 6, проходит .кювету сравнительную 13, отражаетс  от .зеркала 3 и попадает на приемник излучени  2. 22-й луч обра.зуетс  так: луч света 5 отражаетс  от зеркала 7 и сектора 24 модул тора , проходит через светофильтр сравнительный 11 и оптический клии 14, отражаетс  от зеркала 8, проходит через сектор 26 модул тора, отражаетс  от зер.Кала 6, проходит через кювету сравнительную 13, отражаетс  от зеркала 3 и попадает на приемник излучени  2. Напр жение сигнала, возникающего на приемнике излучени , после воздействи  о из лучей можно выразить следуюбразом . 19-го луча: /у Р ф - 7- Р P,V -р р -к р   20-то луча: ср Фо ср оч/срк; 4р  21-го луча: .,ТрГ/Рт,.   22-го луча: f/cp 0« -poK-r,pTK.,pdcp, р, чр - коэффипиенты пропускани  светового потока соответственно рабочего и сравнительного светофильтра; ТрТса - коэффициенты пропускани  анализируемого вещества соответственно на рабочей и сравнительной длине волны; к - коэффициент пропускани  кюветы с анализируемым веществом, характеризующ ,ий степень неселективного загр знени  кюветы; dfl, dcp - чувствительность приемника излучени  соответственно к рабочему и сравнительному потоку излучени . Фо -полный поток излучени  излучател ; , -коэффициенты пропускани  излучени  от рабочего светофильтра анализируемой смесью соответственно в рабочей и сравнительной кю1вете; 7 ср - коэффициент пропускани  J излучени  от сравнительного светофильтра смесью, содержащейс  в сравнительной и рабочей кювете соот1ветствеино .   напр л ений U р, Up, , Ucp то, что нижние индексы соответствуетовому потоку, прощедщему через ий светофильтр (р) илл сравнительветофильтр (ср.), а верхние индексы етствуют прохождению светового поерез рабочую (р), или сравнительную юветы. ражени  (I) - (4) показывают, что иемнике излучени  за один период ени  модул тора возникают четыре ьса напр жени  (фиг. 2). пульсы напр л ени  усиливаютс  телем 15 и попадают на преобразова6 , на котором импульсы сигналов раздел ютс , запоминаютс  запоминающим устройством, папарно сравниваютс  между собой и частное от делени  двух импульсов (например, f/cp и ) подаетс  на нульорган П, управл ющий автоматически положением оптического клина 14, обеспечивающим равенство этих импульсов (L cp P-бр Р ), а частное от делени  (отношение ) двух других импульсов t/pP и t/cp, определ юЩ|ИХ состав вещества, подаетс  «а показывающий прибор 18. Таким образом, с помощью оптического клина обеспечиваетс  равенство сигналов: Подставив в выражение 5 выражени  (3) и (4) получим фо-ср-окТср ТксрСгср Фо-р - -Kcpdp (6) 20 Из выражени  (6) пропускание оптического клина будет равно:

..

ок - :cp7cp dcp Выходной сигнал а фотометра, определ ющий концентрадию вещества, содержащегос  в рабочей кювете определ етс  отношением сигналов (УрР и f/cp. ТоТпР п II V- - т P/f 1 срсрок ср Ср Подставив вместо ок его величину, определ емую выражением (7) получим: , Т РТ Р о со ср - Т РЛ/ - Т 7 рт- ср ср t ср ср р р с KaiK видно из выражени  (9), выходной сигиал фотометра пропорционален отношению коэффициентов пропускани  вещества, содержашихс  в кюветах, и не зависит от параметров элементов схемы: излучател  (Фо) светофильтров (тр, ср), приемника излучени  (ufp, rfcp) и «еселективных загр  зиений кювет фотометра. Прин в во внимание, что коэффициент пропускани  вещества подчин етс  известному закону поглощени  Ламберта-БугерБэра получим: ГсрР е -срсрср. Trf e ГерР e -pSp, (10) где fe.p; йлср - коэффициент поглощени  вещества на рабочей и сравнительной длине вола .P

(12) концентраци  анализируемого компонента соответственно в рабочей и сравнительной кювете; длина (толщина) сло  жидкости в рабочей   сравнительной кювете. Подставив выражение 9 в выражение 10 и прин в во внимание, что сравнительна  кювета заполн етс , как правило, смесью с содержанием анализирземого компонента, равны м нулю, т. е. Сср О, ПОЛУЧИМ: a (11) е ;-сррр Как известно, сравнительный светофильтр выбираетс  из услови  .минимального поглощени , выдел емого им излучени  анализнруемЫМ веществом, т. е. /.ср О, тогда: Таким образом при /р const и йлр const выходной сигнал фотометра  вл етс  функцией концентрации только анализируемого вещесива и независим от параметров элементов схемы и соответственно внещних вли ющих факторов (температуры , напр жени  и т. д.), благодар  чему повышаетс  точность анализа по сравнению с известными фотометрами (см. выражени  (1) и (2). Кроме повышени  точности анализа изобретение позвол ет расширить функциональные возможности фотометра. Если на нуль-орган подать сигнал, опре// ср дел емыи отношением показывающий прибор - отношение напр жений ,- ,-АСр( рр срср) (J3) ,M cpcp-Vp)(14) JipLВыражени  (13) и (14) показывают, что данный фотометр можно использовать как два независимых однаволновых двухлучевых фотометра, например, дл  определени  двух компонентов одновременно в трехкомпонентной смеси. Кроме этого, при таком способе можно при изменении одного компонента устран ть вли ние иеизмер емых компонентов в многоком1понентных смес х.

,(13) и (14) достигаетс , кроме расширени  функциональной возмож-ности, увеличение точности, та.к как oj и aj не завис т от параметров элементов схемы фотометра и в отличие от обычных двухлучевых одноволновых фотометров не завис т также от неселекти .вных загр знений кюветы.

Таким образоМ, предлагаемый фотометр позвол ет резко повысить точ«ость анализа (аутем исключени  погрешностей, вызванных изменением характеристик его элементов и расширить функциональные возможности за счет увеличени  чувствительности к анализируемому компоненту или за счет одновременного определени  двух компонентов в многокомпонентной смеси.

Claims (2)

1.Патент США № 3459951, кл. 250-226, опублик. 1969.

2.Патент Англии № 1106375, кл. G 1 Р 1, олублик. 1965.

3

П

2J

f SC;j.Tjgg22S21037S Градус

tPU ч