Приладне забезпечення фотометрії

Приладне забезпечення фотометрії можна представити в наступному вигляді (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Приладне забезпечення фотометрії:

1─Джерело світла; 2 ─світлофільтр (монохроматор); 3 ─кювета з розчином; 4 ─детектор (фотоелемент, який перетворює енергію випромінення в електричну).

Для кількісної оцінки інтенсивності зафарбування або світло­поглинання використовують:

а) пристрої для безпосереднього порівняння (візуальна колориметрія) інтенсивності зафар­бування (колориметричні пробірки, циліндри, циліндри з кранами, компаратори);

б) колориметри, фотометри і оптичні пристрої, які використову­ють для візуального порівняння інтенсивності світлових потоків, що пройшли через порівняльний розчин (візуальна колориметрія);

в) фотоелектричні колориметри і фотометри ─ це оптичні пристрої, які використовують для вимірювання ступеню поглинання або пропус­кання поліхроматичного світла за допомогою фотоелементів (колориметри фотоелектричні концентраційні КФК-2 і КФК-3);

г) спектрофотометри ─ фотоелектричні фотометри, в яких застосовують для вимірювання поглинання або пропускання монохроматичне світло (спектрофотометр СФ-46 тощо). В спектрофотометрах за допомогою монохроматора виділяють вузький промінь світла шириною 1- 2нм.

Для збільшення чутливості фотометричного визначення доцільно використовувати поглинання не змішаного (білого) світла, а тих про­менів, які максимально поглинаються зафарбованим розчином, що фотометрується. Щоб виділити промені певної довжини хвилі в фотоколориметрах застосо­вують світлофільтри (20-50 нм). В якості світлофільтрів використовують коль­орові скельця і плівкі, зафарбовані рідини і інтерфераційні філь­три. Світлофільтри вибирають таким чином, щоб спектральна область максимального поглинання променів зафарбованих розчином і область максимального перепуску променів світлофільтром була однією і тією ж: максимум поглинання ─ максимум пропускання (рис. 1.7).

Фотоелемент (рис. 1.8) перетворює світлову енергію, яка проходить через фотометруємий розчин в електричну. Згідно закону фотоефекту, сила виникаючого фототоку прямо пропорційна інтенсивності падаючого на фо­тоелемент світла. Фотоелементи базуються на явищі фотоефекту, суть яких в вириванні електронів з поверхні тіл під дією світлової енер­гії. Застосовують 3 типи фотоелементів:

• закриваючий шар (вентильні);

• з зовнішнім фотоефектом (газонаповнені або вакуумні);

• з внутрішнім фотоефектом (фотоопір).

Рис. 1.7. Світлофільтр :

1 ─ скло;2 ─ шар срібла; 3 ─ шар магній-фтора; 4 ─ шар срібла; 5 ─ захисне скло.

Рис. 1.8. Фотоелемент :

↓─ потік світла; 1─ залізний електрод; 2 ─ напівпровідник із селену; 3 ─металеве кільце; 4 ─електрод із тонкого шару золота; 5─ гальванометр.

Вентильний фотоелемент складається з залізної пластини, на яку нанесено шар напівпровідника, який покрито плівкою катодно-розпиле­ного металу. Межа між напівпровідником і металевою плівкою створює закриваючий шар, що пропускає струм в одному напрямку.

Робота фотоелементів із зовнішнім фотоефектом базується на пе­реході електронів під дією світла від світлочутливого катоду до аноду. В основі роботи фотоопорів лежить зниження опору речовини під дією випромінення певної довжини хвилі.

Широко застосовуються в фотометрії такі прилади як колориметр фотоелектричний концентраційний КФК-2 та спектрофотометр СФ-46.

Колориметр фотоелектричний концентраційний КФК-2 призначений для вимірювання на окремих ділянках діапазону довжин хвиль 315-980 нм, що виділяються світлофільтрами, коефіцієнтів пропускання та оптичної густини рідких розчинів та твердих тіл, а також визначення концентрації речовин в розчинах методом побудови градуювальних графіків.

Колориметр дозволяє також виконувати вимірювання коефіцієнтів пропускання розсіювальних завислих речовин, емульсій та колоїдних розчинів у світлі, що проходить.