Фотометр

 

(и> 459688

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента— (22) Заявлено 06.03.70 (21) 1415835, 26-25 (32) Приоритет 07.03.69 (31) 16860/69 (33) Япония

Опубликовано 05.02.?5. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 19.05.?б (51) М. Кл. G01j 1 04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 535.242.2 (088.8) н открытий (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Хироси Хасимото, Такехиде Сатоу, Кенго Судо и Наоя Оно (Япония) Иностранная фирма

«Хитачи Лимитед, ЛТД» (Япония) (71) 3аявител: (54) ФОТОМЕТР

Изобретение относится,к устройствам для фотометрического анализа веществ, Предложенный фотометр применим для количественного исследования сложных веществ с перекрывающимися спектральными кривыми поглощения, например органических веществ. Эти вещества содержат несколько компонент, отличающихся друг от друга по физическим параметрам, поэтому исслсдования вещества проводят на различных длинах волн.

Поскольку максимумы поглощения излучения компонентами различны по частоте и близко расположены друг к другу, то при исследованиях трудно определить плотность составляющих веществ с достаточной точностью.

Предложенный фотометр позволяет повысить точность измерения вещества, содержащего несколько компонент, спектральные кривые поглощения которых перекрываются. Это достигается благодаря тому, что выход усилителя через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического усилителя-преобразователя. Выход последнего через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соедипенному со вторым блоком умножения.

Предложенный фотометр позволяет анализировать вещества на трех длинах волн.

На фиг. 1 показана схема оптической части предложенного фотометра, содержащая источник света 1, конденсор 2, диск 8 с онтичеcKIIìII фильтрами, входное 4 и выходное 5 полупрозрачные зеркала, отражающие зеркала 6 и 7, конденсор 8, фотоприемник 9, молулятор 10, кюветы 11 и 12 с эталонным и исследуемым образцами, светофильтр 13 лля волны Хь светофильтр 14 лля волны 3.з, лвигатель 15 установки фильтров на пути светового потока, двигатель 16 модулятора, шкивы

17 и 18, ремень 19.

На фиг. 2 представпена блок-схема лля анализа веществ с двумя компонентами, в состав которой входят усилитель 20, переключа15 тель 21, блок заlcp?KKII 22, усилитель-компаратор 28, источник эталонного напряжения 24, схема 25 повышения и апря?кения, переключатель 26, схема задержки 27, логарифмический усилитель-преобразователь 28, переключатель

29 с контактами 30 и 81; выходная клемма

82, схема 88 преобразования плотности. переключатели 84, 85, схема зачержки 36, схема умножения 87, вычитающсе устройство,38, блок умно?кения 89.

На фиг. 3 изображена блок-схема для IIIaлиза вещества с тремя компонентами, Блоксхема со стоит из тех же блоков, что и блоксхема фиг. 2 и, кроме того, из переключателя

40, блока умножения 41 и схемы задер?кки 42.

На фиг. 4 и 5 показаны спектральные кри459688 вые поглощения веществ с двумя и тремя компонентамии соответственно.

Предложенный фотометр работает следующим образом.

Световой пучок от источника света 1 проходит через конденсор 2 н светофильтр 13 или 14 и попадает на полупрозрачное зеркало 4. Прошедшая через зеркало 4 часть света, пройдя через кювету 12 с исследуемым образцом, отражается зеркалом 7 на полупрозрачное зеркало 5, отражается от последнего и через конденсор 8 поступает на фотоприемник 9.

Отраженная от зеркала 4 часть светового потока падает на зеркало б, полностью отражается от него, проходит через кювету 11 с эталонным образцом, далее через полупрозрачное зеркало 5 поступает также на фотоприсмник 9. Диск модулятора 10 прерывает поочередно пучки света. Полученный после прохождения кювет модулированный световой поток используется для анализа проо, заключенных в,кюветах.

После фотоприемника 9 сигналы, несущие информацию о величине поглощения проб, усиливаются блоком 20 и поступают на схему обработки полученных результатов. Эталонный и исследуемый сигналы, т. е. сигналы, прошедшие через эталонную и исследуемую пробы, поступают после усиления на переключатель 21 или 26. Когда на выходе усилителя 20 появляется сигнал, сооответствующий эталонному, переключатель 21 замыкается, а переключатель 26 размь:кается. Эталонный сигнал через переключатель 21 и блок задержки 22 поступает на усилитель-компаратор 23. Схема компаратора сравнивает поступивший сигнал с эталонным напряжением ! выраоатываемым источником эталонного наIIðÿæå IIIII 24. Сигнал сравнения поступает на схему повышения напряжения 25, с которой подается по цепи обратной связи на фотоприемник 9. Сигнал сравнения используется ,чля автоматического управления усилением фотоприемника с целью обеспечения стабильности его работы.

Когда на выходе усилителя 20 появляется иоследуемый сигнал, переключатель 21 размы кается, а переключатель 26 замыкается.

Исследуемый сигнал проходит через схему задержки 27 и попадает на логарифмическ»й

v.".èëIITåëü-преобразователь 28.

Переключатели 21 и 26 работают синхронно с модулятором 10. Если кo»òàêò 80 перек.:почятеля 29 замк гут, сигня:I с логарифмического усилителя-преобразователя 28 поступает ня схему преобразований плотности 33, где преобразуется в сигнал, р "опцио»а Ihl

»ыи .коэффициенту плотности псп:тываемой пробы. Преобразование происходит путем умножения полученного сигнала ня постоян»ый коэффициент а. Полученный сигнал .IëîòíîñTH поступает на выходную клемму 32 и далее на самописец или другой пригодный для этой цели прибор.

В процессе измерений на пути светового потока устанавливается посредством двигателя 15 светофильтр 13 или 14. Эти фильтры, закрепленные во вращающемся диске 8, выделяют из потока излучения соответствующую длину волн (i.I или л9). Следует указать на то, что в диске закреплен также фильтр на волну Хр.

iB том случае, когда контакт 31 переключателя 29 замкнут, а контакт 80 разомкнут, на пути светового потока установлен светофильтр 13, который выделяет световой сигнал с длиной волны Хь Исследуемый сигнал с длиной волны Х, поступает через,переклюятсль 84 в схему задержки 86. Если же световой поток проходит через светофильтр 14, выделяющий волну длиной Х, переключатель

84 размыкается, переключатель 85 замыкается и сигнал с логарифмического усилителяпреобразователя 28 через контакт 81, переключатель 85 поступает в схему умножения

87, где умножается на постоянный коэффициент а. Сигналы с длиной волны Х1 с выхода схемы задержки 36 и сигналы с длиной волны Х, с выхода схемы умножения 87 поступают на вычитающее устройство 88. Полученный сигнал, соответствующий коэффициенту поглощения компоненты испытуемого вещества, поступает на блок умножения, где сигнал преобразуется в коэффициент плотности путем умножения его на коэффициент С.

Сигнал с блока умножения 89 подается на клемму 82 и далее»а самописец.

З5 На фиг. 4, 5 по оси ординат Н откладывают величину поглощения световой энергии исследуемым веществом, по оси абсцисс длины волн Х. Кривые А и В (фиг. 4) и Д, F и М (фиг. 5) соответствуют спектральным характеристикам поглощения отдельных компонент испытуемого вещества. Кривые С (фиг. 4) и М (фиг. 5) соответствуют суммарным спектральным кривым поглощения веществаа.

Предположим, что исследуется вещество, содержащее две компоненты а и б (альбумин и билирубин) . Фильтр 13 выделяет волну

ХI = 540 млк. B этом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя 28 появится сигнал, пропорциональный велич»»е поглощения HI на волне Х . Величина Б лежит на кривой С, представляющей собой суммарную характеристику поглощения альбумина и билирубина. Этот сигнал через контакт 81 и переключатель 84 поступает на схему задержки 86.

В следующий момент переключатель 35 замыкается и на пути светового потока устанавливается светофильтр 14, выделяющий длину волны Хг, причем выбор волны происходит согласно неравенству Хз Х2 4. В этом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя появляется сигнал

Н4 (кривая В) . Величина, соответствующая сигналу Н, лежит на кривой С. Сигнал Н проходит через контакт 31 перекл!Очателя 29, переключатель 35 к схеме умножения 37, где сигнал умножается на коэффициент и, т. е. получаем сигнал аН4. Этот сигнал в вычитающем устройстве 38 преобразуется в

Нз

Н,— с!Н4. Коэффициент а = — не зависит от

4 изменений в спектральных кривых поглощения, зависящих от плотности веществ. Сигнал

Н! — кН4 в схеме 39 умножается на коэффициент С. Полученный сигнал (H! — 66Н4) С представляет собой коэффициент плотности одной из компонент испытуемого вещества.

Сигнал плотности поступает через клемму 32 на самописец. Поскольку Н, и Н2 определяются на первом этапе измерений, то плотность второй компоненты вещества на волне Х! может быть получена из H> — — H! — Н2 с последующим умножением Нз на С. После этой операции получают плотность второй компоненты (Н! — Н2) С.

Можно вначале определять аНз вместо кН2. В этом случае должно соблюдаться условие для выбранных длин волн ),6 (1.7 (1;6, и для анализа используют Х7 вместо л2, а

Нз коэффициент n = = вместо коэффициента

Нз

Н, а= — .

Описанным способом можно определить плотность компонент вещества, состоящего из трех компонент. В первую очередь определяют величины H Нз и Н4 на волне Х! в той части суммарной кривой поглощения N, где кривые

Д, F и М накладываются одна на другую.

Когда измерения проводят на волне Х.2, замыкается переключатель 40 и к блоку умножения 41 поступает сигнал Н6, который умноН, жается на а! = —. Выходнои сигнал и!Н6

Н„ проходит на схему задержки 42. При измерениях на волне Х,з замыкается переключатель

35 и сигнал Н6 поступает к блоку умножения

37, имеюще:!у коэффициент умножения

Н, а2= — . Сигналы с выходов блоков задержН6 ки 36, 42 и блока умножения 37, имеющие

Величины Н1, а, Н5 и сс2Н6, подВОдятся к Вычитающему устройству 38. В этом устройстве и!Нз и а2Н6 вычитаются из величины Н!.

Дальше проводят следующи операции;

4 2

Н4 Н2 Н! H Н6

3 H - Н

= Н,— и Нз — изН6.

Полученный сигнал представляет сооой !

5 коэффициент поглощения материала N на волне ль Для перевода его в плотность сигнал в блоке умножения 39 преобразуется посредством умножения на коэффициент С . Сигнал

Нз . С представляет собой плотность веще20 ства на волне Х!. Плотность вещества М на волне Х.! и плотности материалов D u F могут быть определены из следующих соотношений:

СН,=С(Н,— Нз — Н4) =С(Н! — Нз — >H6)

Н4 — С (H,— Нз — Н2), Предмет изобретения

Фотометр для количественного анализа вещества, содержащий источник света, фокусирующие линзы, светофильтры, зеркала для разделения светового потока, кюветы с исследуемой и эталонной жидкостями, электронную схему с фотоприемником и усилителем, отлииающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход усилителя через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического

40 усилителя-преобразователя, выход которого, в свою очередь, через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соединенному со вторым блоком умножения.

439688

1 т

Н

Редактор T. Орло ñ...;;ая

Заказ 236, 697 Изд. К 84l Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4! :=

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» с г ! г

Составитель М. Дедловский

Техред А. Дроздова 1(орректор И, Симкина