1.2 Фотоколориметричний метод

Фотоколориметричний метод базується на визначенні концентрації досліджуваного компонента за інтенсивністю забарвлення продукту колірної реакції, яка відбулась між цим компонентом і спеціальною активною речовиною.

Метод передбачає проведення двох стадій. На першій здійснюється хімічна реакція, що супроводжується забарвленням речовини, на другій – оцінюється інтенсивність одержаного забарвлення. В залежності від способу здійснення другої стадії розрізняють два різновиди фотоколориметричного методу:

• метод спектрального відбивання;

• метод селективного поглинання.

1.2.1 Метод спектрального відбивання

Вимірювання зводиться до визначення інтенсивності випромінювання, відбитого від поверхні спеціальної речовини (індикатора), з якою попередньо прореагував досліджуваний компонент [6].

Цей метод використовується у стрічкових газоаналізаторах. Їх основним елементом є індикаторна стрічка, покрита (просочена) активною речовиною. Контакт цієї речовини з газовою сумішшю зумовлює забарвлення стрічки. Причому інтенсивність забарвлення залежить від концентрації досліджуваного елемента.

Типова функціональна схема стрічкового газоаналізатора представлена на рис.9.1. Досліджуваний газ (повітря) протягується крізь робочу камеру газоаналізатора, в якій розміщується спеціальна індикаторна стрічка, покрита активною речовиною. Під час вимірювання забезпечується доступ повітря до певної ділянки індикаторної стрічки. На цій ділянці виникає забарвлена пляма, на яку направляється зондуючи випромінювання Ф₀`. Випромінювання Ф`, відбите від плями , сприймається вимірювальним фотоелементом ФЕ_1.

Одночасно на порівнювальний фотоелемент ФЕ₂ подається опорне випромінювання Ф``, яке йде безпосередньо від джерела світла. Фотоелементи ФЕ<sub>1</sub> і ФЕ<sub>2</sub> (як правило, це фотодіоди) включені у сусідні плечі моста, вихідна напруга якого пропорційна різниці світлових потоків Ф` і Ф``.

Рис.1.1 – Функціональна схема стрічкового газоаналізатора.

1 - робоча камера; 2,3 – отвори для протягування повітря;

4 – індикаторна стрічка; ДВ – джерело випромінювання;

Ф₀`,Ф`,Ф`` – світлові потоки;

ФЕ₁- вимірювальний фотоелемент; ФЕ₂ – порівняльний фотоелемент;

М – мостовий вимірювальний ланцюг; П- електронний підсилювач;

ВП- відліковий пристрій; N- показання приладу.

Чим вище концентрація досліджуваного компонента С_х, тим більш насиченим буде забарвлення ділянки індикаторної стрічки, тим вище буде інтенсивність відбитого світлового потоку Ф` і більше вихідна напруга моста. Таким чином, показання приладу N будуть залежати від концентрації Сх.

Застосування в приладі двох фотоелементів ФЕ₁ і ФЕ₂ дозволяє знизити похибку вимірювання, викликану впливом температури середовища на їх параметри.

Стрічкові газоаналізатори відрізняються досить високою чутливістю. Причому вона тим вище, чим триваліший час контакту ділянки індикаторної стрічки з газовою сумішшю, яка аналізується. Тому, як правило, цей час роблять досить великим – до десяти хвилин. Розглянутий метод застосовують для вимірювання мікроконцентрацій широкого класу газів, таких як Cl₂, SO₂, H₂S, NH₃, NO, NO₂ та ін.