Фотоколориметр своими руками

Добавил пользователь Cypher
Обновлено: 05.10.2024

Оптические фильтры (светофильтры) – пропускают излучение в определенном диапазоне длин волн (полихроматическое излучение – фотоколориметрия):

абсорбционные – Dl = 30-50 нм

интерференционные – Dl = 10-15 нм

Спектральная характеристика светофильтра

(полоса пропускания – интервал длин волн,

проходящих через светофильтр)

Разложение света диспергирующей призмой (а) и дифракционной решеткой (б)

Монохроматор с диспергирующей призмой (S₁ и S₂ – входная и выходная щели)

Монохроматор с дифракционной решеткой на пропускание (кварц)

d – период решетки, нм; m = 0, 1, 2 . . . n

(ВИ – 600-1200 штрих/мм, УФ – 1200-3600 штрих/мм)

Отражательная дифракционная решетка (зеркальный металл)

Спектральная полоса пропускания (эффективность монохроматизации излучения)

Dl = 0,1 – 5 нм (зависит от ширины щели)

ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТРЫ (ФЭК)

Фотоэлектроколориметры предназначены для измерения пропускания или оптической плотности растворов. КФК - колориметры электрические концентрационные, являются современными моделями отечественных фотоэлектроколориметров, котрые позволяют проводить измерения в видимой области спектра (400 – 750 нм) и в примыкающих к ней ультрафиолетовой (300-400 нм) и инфракрасной (750 – 1100 нм) областях. Монохроматорами являются светофильтры (КФК-2, КФК-2МП) и дифракционные решетки (КФК-3), приемниками излучения – фотоэлементы разных типов, регистрирующими устройствами – стрелочный микроамперметр (КФК-2) и цифровое ЖК табло (КФК-2МП и КФК-3).

Особенностью последних моделей таких приборов - КФК-2МП и КФК-3 является наличие микропроцессорной системы (МПС), предназначенной для обработки аналоговой информации, поступающей от колориметров. Несомненным достоинством МПС является то, что она в качестве результата измерения выдает непосредственно концентрацию вещества. При этом колориметр КФК-2МП позволяет получать значения концентрации, изменяющейся во времени, через каждые 5 с. На шестиразрядном индикаторном устройстве производится индикация типа выполняемой задачи, результатов ее решения, значений констант градуировочного графика и интервала времени. Колориметр КФК-3 снабжен, кроме того, термопечатающим устройством вывода результатов измерения на бумажную ленту.

Оптическая схема фотоэлектроколориметров КФК-2 и КФК-2МП

1 – источник излучения (галогенная лампа – 315-980 нм); 2 – конденсор; 3- входная щель;

4, 5 – линзы объектива; 6 – светофильтр (20-45 нм); 7 – кювета; 8 – защитное стекло; 9 – фотодиод (590-980 нм); 10 – делитель светового потока; 11 – фотоэлемент (315-540 нм)

Оптическая схема фотоэлектроколориметров КФК-3

1 – источник излучения (галогенная лампа – 315-980 нм); 2 – конденсор; 3- входная щель;

4, 5 – линзы объектива; 6 – дифракционная решетка (≤ 7 нм); 7 – кювета; 8 – защитное стекло; 9 – фотодиод (315-980 нм)

Спектрофотометры – позволяют регистрировать световые потоки в широком интервале изменения длин волн от 185 до 1100 нм, то есть в УФ, видимой и ближней ИК области света и обеспечивают высокую степень монохроматичности света (0,2-5 нм), проходящего через анализируемую среду.

В спектрофотометрах монохроматизация света осуществляется за счет использования диспергирующих призм или дифракционных решеток, разлагающих излучение в спектр. Разработаны различные конструкции спектрофотометров, работающих как по однолучевой (СФ-26, СФ-46, СФ-56, Shimadzu 1240), так и по двухлучевой (Specord M-40) схеме.

В качестве источника излучения в спектрофотометрах используют лампы дающие сплошной световой поток – лампы накаливания (340-1100 нм) при работе в видимой области спектра и дейтериевые газоразрядные лампы (185-350 нм) – при работе в УФ диапазоне.

При работе в видимой области (400-750 нм) используют стеклянную оптику (призмы, решетки, линзы, кюветы), при работе в УФ диапазоне (200-400 нм) – кварцевую, так как стекло поглощает УФ излучение.

При использовании фотометров, работающих по однолучевой схеме, в световой поток в кюветном отделении попеременно вносят кювету с раствором сравнения (образец сравнения ОС) и кювету с анализируемым раствором (тсследуемый образец ИО). В кюветное отделение фотометров, работающих по двухлучевой схеме, устанавливают одновременно две кюветы – кювету с образцом сравнения в канал сравнения, а кювету с анализируемым (исследуемым) раствором в измерительный канал. Обе кюветы – сравнения и рабочая – должны быть совершенно одинаковыми, с равной толщиной поглощающего слоя и, заполненные чистым растворителем, должны иметь одинаковую оптическую плотность при одной и той же длине волны.

Приёмниками излучения в спектрофотометрах служат фотоэлементы (ФЭ) – сурьмяно-цезиевый (185-650 нм) и кислородно-цезиевый (600-1100 нм), а также фотоумножители (ФУ). Регистрирующими устройствами являются – стрелочный микроамперметр (СФ-26), ЖК цифровое табло (СФ-46), самописец (Specord M-40), ЖК дисплей с принтером (Shimadzu 1240), монитор ПК с принтером (СФ-56).

Блок-схема однолучевого фотометра (КФК-2, КФК-2МП, КФК-3, СФ-26, СФ-46, СФ-56, Shimadzu 1240

1 – источник излучения; 2- монохроматор; 3- кюветное отделение; 4- приемник излучения;

5 – усилитель электрического сигнала; 6 – регистрирующее устройство (ОС – образец сравнения; ИО – измеряемый образец)

Блок-схема двухлучевого фотометра (Specord M-40)

1 – источник излучения; 2- монохроматор; 3- кюветное отделение; 4- приемник излучения;

Устройство колориметра фотоэлектрического

концентрационного (КФК-2). Однолучевой фотометр КФК-2 предназначен для измерения пропускания, оптической плотности и концентрации окрашенных растворов, рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в области спектра 315-980 нм (рисунок 5.4). Регистрирующий прибор - микроамперметр типа М 907-10 со шкалой, оцифрованной в коэффициентах пропускания (верхняя шкала) и оптической плотности (нижняя шкала). Пределы измерения оптической плотности растворов на колориметре КФК-2 от 0 до 1,5, коэффициентов пропускания - в диапазоне 100-5%.

Принцип измерения коэффициента пропускания состоит в том, что на фотоэлемент направляется поочередно падающий световой поток (1₀) и поток, прошедший через исследуемый раствор (I,), и определяется отношение этих потоков.

Для получения точных объективных данных об интенсивности света в прибор введен фотоэлемент. Фотоэлемент преобразует световое излучение в электрический ток. При попадании света на некоторые светочувствительные вещества (селен или цезий) энергия световых квантов передается электронам этого вещества, которые начинают двигаться в одном направлении. Если пластинки фотоэлемента соединить проводником, то в нем возникает поток электронов, т.е. электрический ток, силу которого можно измерить микроамперметром.

Сила тока пропорциональна световому потоку, падающему на фотоэлемент. Когда на пути светового потока ставят кювету с раствором, поглощающим свет, на фотоэлемент попадает меньший световой поток. Сила тока в цепи уменьшается, на что указывает отклонение стрелки амперметра. По изменению силы тока можно судить о концентрации исследуемого вещества в анализируемом растворе.

Принципиальная оптическая схема фотоколориметра КФК-2 представлена на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Оптическая схема КФК-2: 1 -лампа накаливания, 2 - конденсор, 3 - щель диафрагмы, 4, 5 - объектив, 6,1 - теплозащитные фильтры, 8, 14 - светофильтр, 9, 11 - защитное стекло, 10 - кювета, 12 - фотодиод, 13, 16 - матовое стекло, 15 - делитель светового потока, 17 - фотоэлемент

Свет от лампы накаливания 1 направляется конденсором 2 в щель диафрагмы 3, из которой узкий пучок полихроматического света попадает через объектив 4, 5 и теплозащитный фильтр 6 и 7 на светофильтры 8, служащие для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы. В дальнейшем световой поток с узким диапазоном длин волн, пройдя защитное стекло 9, направляется в кювету с раствором 10, из которой ослабленный раствором световой поток попадает через защитное стекло 11 на регистрирующий фотоэлемент 17, работающий в пределах 315-540 нм, или фотодиод 12 при измерении в пределах спектра 590-980 нм. Пластина 15 делит световой поток на две части, из которых примерно 90 % направляется на фотоэлемент и 10 % - на фотодиод . Для уравновешивания фототоков при работе с различными цветными светофильтрами перед фотодиодом установлен светофильтр 14, а более равномерная освещенность фотоприемников (фотодиода и фотоэлемента) достигается с помощью матовых стекол 13 и 16. Для предохранения фотоприемников от попадания дневного света при открывании крышки кюветной камеры установлена металлическая шторка, автоматически закрывающаяся при открывании крышки.

Фотоколориметр КФК-2 снабжен 11 цветными светофильтрами с шириной полосы пропускания 20-40 нм. Светофильтры вмонтированы в диск, жестко связанный с переключателем длин волн 1 (рисунок 5.4).

Обычно берут светофильтр, цвет которого является дополнительным к цвету окрашенного раствора (например, при работе с красными растворами применяют зеленый светофильтр).

Техника работы с прибором КФК-2. Прибор включают в сеть за 15 мин до начала измерений. Во время прогрева юоветное отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемниками перекрывает световой пучок).

обозначенных на лицевой панели также цифрами черного цвета.

Определение оптической плотности

- открыть крышку кюветного отделения;
- в дальнее положение кюветодержателя установить кювету с

растворителем (или контрольным раствором), в ближнее положение кювету с исследуемым раствором. Кюветы предварительно сполоснуть небольшим количеством раствора, оптическая плотность которого будет измеряться, наружные стенки кювет аккуратно протереть

закрыть крышку кюветного отделения, ручками

- поворотом ручки вправо переместить кювету с исследуемым раствором в световой поток и снять показания по шкале прибора в единицах оптической плотности;
- измерение провести 3-5 раз для исключения случайных ошибок и окончательное значение оптической плотности записать как среднее арифметическое;
- по окончании работы вылить содержимое кювет, кюветы промыть дистиллированной водой и отключить прибор от сети.

Все оптические детали прибора, а также лампочки следует оберегать от запыления. С таких оптических деталей, как светофильтры, линзы, зеркала, следует снимать пыль мягкой, не оставляющей ворсинок тряпочкой. Оседание пыли приводит к понижению чувствительности прибора.

К потере чувствительности прибора ведет и неаккуратная работа с дымящимися жидкостями, так как на оптических деталях появляется налет, удалить который можно лишь разобрав прибор.

Если ты скажешь, что на этой конференции ты не занял первое место, то значит кто-то там собрал коллайдер.

а вот состав какого-то вещества так узнать можно? для этого его сжечь надо или достаточно как-то по хитрому осветить и отраженный свет прибором поймать? Или, может, сквозь него просвечивать?

А вот как мне в таком случае,например,получить спектр образца металла,чтобы изучить его качественный состав. Вот,у меня есть метеорит,хочется узнать из чего он

А я где то читал, что светодиодный свет не весь спектр света воспроизводит в отличии от ламп накаливания, тут все иначе, есть обьяснение?

Я так понимаю, эта штуковина позволяет по свечению/спектру делать выводы о химическом составе того или иного светила?

Солнечный свет

Автор, прием! Срочно! Какой диаметр трубы?

Через века. Красота молодых!

За 40 лет впервые увидел это фото! Фото моих мамы и папы. Мамы нет уже 30 лет. Папа ушёл год назад.
Если предположить, что этим красавчикам по 18 лет, то это 1973 год.
Нажмите, пожалуйста, "плюс"! Хочу, чтобы миллионы людей их увидело! Красивых!

Сижу, рыдаю.
Илюша, 42 годика

Расплата за жизнь без молитвы

Сегодня ушел из жизни наш любимый всеми Леонид Куравлев

Очень, очень грустно, и добавить нечего.

И тут понеслась:

- Ну Вы и Хам, младой человек! Я - больной человек, мне душно! Пропустите!

- При всем моем уважении, но если Вам плохо, то какого черта Вы тут за досками стоите? Вот женщина с ребёнком стоит уже час,

- Да как Вы….! Да я…! Да Вы….!

Бесят такие люди

Мужик подобрал из приюта 16-летнего очень печального пса, чтобы тот не умер в одиночестве. Но старичок очухался

Интересная мебель ))

Обладателям чпу станков понравится )

Доходное место.

Московские персонажи (расширенная версия)

Прайс

Я была очень маленькая, года 2 или3. К нам заехал по дороге из армии папин брат. И мама решила оставить меня с ним на пару часиков и смотаться куда-то по делам. Пошел дядя мой в туалет. Я из вредности закрыла его там снаружи на шпингалет. И бегу в зал, взбудораженная своим геройским поступком, захлопываю со всей дури дверь. Она плотно закрывалась. Как я не пыталась ее открыть, не получалось. Дальше со слов мамы. Приходит она. В туалете стучит брат. В зале сильный запах г. на. я наплакалась, обосралась, завернулась в газету и заснула на полу.

Выпить на халяву

"Ребят, сыграем в камень-ножницы-бумагу? Вы четверо со мной одной одновременно, и если хотя бы один из вас четверых побеждает меня, то мы покупаем вам напитки, а если нет, то вы нам. Идёт?"

Современное строительств

Детская логика

Убираем с внуками во дворе снег. Старший, 14-летний, самостоятельно очищает крыши сараек. Я с младшим, 5-летним, чищу дорожки. Дорожки почистили, внуку еще надо. Почистили входы в теплицы. Еще мало.

Пока я раздумывал, что бы еще почистить, внук начал разбрасывать снег из сугроба на дорожку. Я начал убирать с дорожки, за что получаю от внука выговор:

- Дедушка, ты думаешь, я для тебя снег разбрасываю?!

- Не знаю, -отвечаю я- но ведь убрать-то надо?

- Я не для тебя, я для себя снег разбрасываю! Сейчас разбросаю и всё уберу.

И правда, пораскидывал ещё немного, всё собрал, и запросился домой: замерз.

Относительность

Сорвала свадьбу

Это шедевр!

Послематчевое интервью в Дагестане по кайфу:

Дедушка в гиперпространстве

Все сделано на моб. телефоне. Приложения Bazzart и CapCut.

Делай, как я

Хороший мальчик — жертва плохого обращения, отказывался есть.

Ветеринар вылечил его, решившись на нестандартную технику кормления.

Персики .

Бабушка

Бабушка возится с ребёнком. Мелкому 3 месяца от роду. Лежит на развивающем коврике, над ним висят игрушки-погремушки, в том числе - жираф. Бабушка лежит рядом с внуком, крутит жирафа и приговаривает (я слушаю из соседней комнаты):

- Вот идёт жирафчик, он живёт в Африке. На жирафчике едут бедуины, везут контрабанду с этой. как его. марихуаной! Продадут они марихуану, купят игрушки своим деткам. Вот едут они, едут, приехали на границу. Поймали пограничники бедуинов, груз забрали, а их. расстреляли! Теперь пограничники сами марихуану будут продавать и своим деткам игрушки покупать.

Кроме снятия показаний с помощью вольтметра PV1, можно использовать и другие средства параметрической сигнализации, как то: световую или звуковую индикацию, - что расширит возможности устройства. Это несложно осуществить, собрав простую схему фотодатчика, представленную на рис. 3.13.

Фототранзистор VT1 в данной схеме является фотодатчиком, принимающим световой сигнал. К точке А подключают любое устройство звуковой сигнализации (или световой) с соблюдением полярности подключения, например капсюль со встроенным генератором 34 типа КРІ-4332. При чрезмерной мутности контролируемого раствора включится звуковой капсюль. Порог срабатывания устройства теперь устанавливают регулировкой входного делителя напряжения или первого усилитёльного каскада параметрического сигнализатора.

После такой доработки нет необходимости в проведении постоянных физико-химических опытов, а замутнение воды сверх установ-

ленного порога вызовет немедленную звуковую сигнализацию (например, звуковую), которую хозяева услышат даже с кухни. В этом направлении остается большой простор для творческой активности радиолюбителей.

Принцип работы устройства

Световой поток от светодиодной лампы ELI проходит параллельно окну фототранзистора VT1. Регулировка чувствительности устройства осуществляется переменным резистором R2. В нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора R2 чувствительность устройства минимальная.

При абсолютно чистой воде фототранзистор VT1 полностью открыт (сопротивление перехода эмиттер-коллектор минимально), соответственно, транзистор VT2 (включенный по схеме усилителя тока) заперт.

Когда вода в аквариуме мутнеет, световой поток, приходящий к рабочей поверхности фототранзистора VT1 от светодиодной лампы HL1 сквозь загрязненную естественными отходами воду, пропорционально уменьшается. В зависимости от сопротивления в средней точке делителя напряжения, реализованного с помощью R1 и переменного резистора R2, фототранзистор VT1 находится в открытом, частично открытом или закрытом состоянии. Соответственно состоянию фототранзистора VT1, транзистор VT2 находится в запертом, частично запертом или открытом состоянии. Таким образом, при замутнении воды естественными отложениями световой поток к фототранзистору VT1 уменьшается, он плавно закрывается, через резистор R3 и диод VD1 ток поступает в базу транзистора VT2, он частично приоткрывается (поскольку вода, даже мутная, не может не пропускать свет), и между точкой А и общим проводом присутствует разница потенциалов (тем больше, чем мутнее вода).

К точке А в данной схеме может подключаться устройство усиления сигнала на операционном усилителе или иное устройство индикации состояния. Таким устройством может быть даже параметрический сигнализатор или (если требуется большая точность измерения) устройство АЦП или миллиамперметр. Эти устройства подключаются (с соблюдением полярности) параллельно постоянному резистору R4.

Читайте также: