Фотоэлектрический способ измерения концентрации вещества

 

союз Советских

Соцналнстнчвскнх

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

G N 21/41

Государственный Йоинтет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,12.80. Бюллетень Йо 48 (53) V+K 535,322.4 (088.8) Дата опубликования описания 30.1 2.80 (72) Авторы изобретения

М.Л .Александров, Б.П.Кузьмин и В.A.Павленко (71) Заявитель

Научно-техническое объединение AH СССР (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА

Изобретение относится к области оптических методов определения микроконцентраций анализируемого вещества в растворе и может найти широкое применение в хроматографическнх установ- ках при анализе полимеров и биополимеров как синтетического, так и природного происхождения.

Извеетны фотоэлектрические способы измерения концентрации веществ, ос-1О кованные на облучении монохроматическим световым потоком анализируемого вещества в кювете с последующей регистрацией прошедшего потока в электрической системе, используемые в реф- 15 рактометрах, фотометрах, спектрофотометрах и флуориметрах.

Один из известных способов измерения концентрации веществ заключается в облучении вещества, находящегося в 20 фотометрической кювете, световым потоком и регистрации интенсивности света f 13 .

Наиболее близким по технической 25 сущности к данному изобретению является фотоэлектрический способ измерения концентрации вещества путем облучения исследуемого вещества в диффе.ренциальной кювете призматического 30 типа и регистрации прошедшего излучения. Известный фотоэлектрический способ измерения концентрации вещества является рефрактометрическим и основан на измерении отклонения светового потока в результате прохождения его через кювету с анализируемым веществом E 23 °

К недостаткам способа следует от нести использование только одного из проявлений взаимодействия электромагнитного излучений с анализируемым веществом - отклонения светового потока, что снижает чувствительность и точность измерения концентрации анализируеМого вещества.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности. измерения концентрации вещества.

Поставленная цель достигается тем, чтв в фотоэлектрическом способе измерения концентрации вещества путем облучения исследуемого вещества в дифференциальной кювете призматического типа и регистрации прошедшего излучения световой поток монохроматиэируют на длине волны, соответствующей максимуму поглощения для исследуемого вещест-, ва, и регистрируют изменение интенсив792103 ности светового потока, по которому судят о концентрации исследуемого вещества.

Сущность изобретения поясняется чертежом устройства для реализации данного способа.

Устройство содержит источник све)ra 1, оптическую проектирующую систему 2, диафрагму 3, монохроматор 4, оптическую дифференциальную кювету призматического типа 5, объектив 6, фотоприемник 7, измеритель уровня сигнала 8 и регистрирующий прибор 9.

Способ осуществляется следующим образом.

Сформированный от источника света

1 с помощью проектирующей линзовой системы 2 и диафрагмы 3, параллельный световой пучок проходит через монохроматор 4 и кювету 5. Объектив

6 формирует световое иэображение диафрагмы на приемной площадке фотоприемника 7.

Оптическая кювета состоит иэ двух ячеек, одна из которых заполнена раствором сравнения, а другая — измеряемым раствором. При заполнении обеих ячеек кюветы раствором сравнения монохроматором выделяется спектральный интервал длин волн, соответствующий спектральной области поглощения исследуемого вещества, а с помощью регулируемой диафрагмы 3 устанавливается полное заполнение приемной площадки фотоприемника, определяемое по максимальному сигналу, снимаемому с фотоприемника.

При заполнении второй ячейки исследуемым веществом неизвестной концентрации происходит одновременное изменение поглощения световой энергии и изменение линейной дисперсии светового пучка, прошедшего через анализируемое вещество.

При этом изменение поглощения определяется известной зависимостью:

j = Д e, . (1) где Д вЂ” количество световой энергии, прошедшей через анализируемое вещество;

Д вЂ” количество световой энергии на входе в анализируемое вещество;

Ж вЂ” коэффициент поглощения анализируемого вещества; с — концентрация анализируемого вещества;

d - толщина слоя анализируемого, вещества, а измерение линейной дисперсии в плоскости измерения, светового пучка связано с явлением аномальной дисперсии в спектральной области поглощения анализируемого вещества и описывается зависимостью:

И до ChP &il o, (2) А. к.б

Л где k< — коэффициент увеличения оптической системы; коэффициент, определяемый молекулярными параметрами анализируемого вещества; (— угол отклонения светового потока;

Р— линейное перемещение изображения в плоскости фотоприемника;

10 и. — показатель преломления анализируемого вещества, соответствующий пропусканию светофильтра;

Я вЂ” длина волны, соответствующая

0 максимуму поглощения вещест15 ва;

Л вЂ” длина волны света, определяющая границы кривой поглощения.

В связи с явлением аномальной дисперсии при длине волны Я световые

20 лучи, соответствующие красной и синей линиям спектра, будут отклоняться в разные стороны от оптической оси, в связи с чем изменится интенсивность светового потока, падающего на фото25 приемник.

Таким образом, наличие в ячейке кюветы анализируемого вещества вызы вает изменение энергии светового потока на фотоприемнике вследствие изЗ0 менения поглощения и уширения светового,изображения относительно размера приемной площадкй фотоприемника.

Использование предлагаемого спосо- ба измерения концентрации позволяет

З5 значительно повысить чувствительность измерения по сравнению с прямым рефрактометрическим методом и по сравнению с прямым фотометрическим методом, измерения.

40 Формула изобретения

Фотоэлектрический способ измерения концентрации вещества путем облучения исследуемого вещества в дифференциальной кювете призматического типа и ре4 гистрации прошедшего излучения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, световой поток монохроматизируют на длине волны, соответствующей максимуму поглощения для исследуемого вещества и регистрируют изменение интенсивности светового потока, по которому судят о концентрации исследуемого вещества.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гринштейн М.M.ì Кучикян Л.М.

Фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования, M 1966, 60 с.64-73.

2. Гринштейн M,M. Кучикян Л.М, Фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1966, 65 с.134-137 (прототип).

792103

Составитель H.Ãусева

Редактор Н.Коляда Техред М,Табакович Корректор Н.Швыдкая

Заказ 9420/41 Тира:к 1019 Чодписное

ВНИИЧИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Чатент, г.ужгород, ул.Проектная, 4