Способ измерения уровня рассеянного света в спектрофотометрах Советский патент 1985 года по МПК G01J3/42 

I 1 Изобретение относится к физикохимическим измерениям и может найти применение в -спектрофотометрическом анализе. При проведении спектрофотометрического анализа неизбежны систематические погрешности за счет рассеяного света, что снижает его точность Цель изобретения - повышение точности измерения уровня рассеяньго света и расширение спектрального диапазона измерений рассеяного света. Как показали исследова1Нйя, способ позволяет оценивать величину ослабления интенсивности рассеяного света при прохождении светового потока через образец (раствор). За величину, характеризующую ослабление интенсивности рассеяного света, принята величина оптической плотности определяемая по уравнению , ,cj, (1) . где Jp- и Jp. - интенсивность рассеяного света до и пос ле прохождения образ ца с концентрацией С. В условиях дифференциальной спек трофотометрии серии растворов с кон центрациями Cj J С ( j 1,2,..,, п) измеряемая величина опти}1еской плот ности / .(n-k)-ro образца против (п - 6)-го (fc г ) выражается уравнениемА -p «2l2jEl - CiV i- : О (,2,...,n-1, ,2,...,n-2), где У и - интенсивности монохроматического излуче ния с Д-, , прошедшего .через образцы, с концентрациями Cj.j иС| Зр и Jp4 - интенсивности рассеяного излучения, присутствующего на Hf , прошедшего через образцы с концентрациями С.„., и . Согласно закону Бугера-Бера :.. ,...,.,„-ММ.,.-,,..,.„-С- Ч(з1 12 -w интенсивность монохроматического света с длиной волны ( на выходной л ц ., , щели монохромат ора; A t,C,d- истинная оптическая плотность образца с концентрацией С/, на длине волны Л|, Преобразовав уравнение (2) , подставляя уравнения (3) в полученное выражение и разделив числитель и знаменатель правой части на , получаем формулу расчета уровня рассеяного света ;, ,,,м)СуАД,/.)д. ,.,УДополнительное измерение оптической плотности А2 образца с концентрацией Сп против образца с Концентрацией C.j дает возможность приравнять результат его уровня оптической плотности с помощью (4) с аналогичным результатом для измерения С„.{;(против Cn-t) () , (-«)(v , что позволяет определить значения оптической плотности образца с концентрацией С, ) характеризующей величину поглощения рассеяного света. После сокращения одинаковых членов в обеих частях уравнения (5) формула принимает вид ..-- ,Д..Л А., А.ЧР-МА.. 0 л.-ч. А,,-(е-«М, где а, - пропускание рассеяного света образцом с концентрацией С, на -и длине волны. Для 1.1, получает квадратное уравнение .. / -Оа Н С - - но « .0. (,1 3 При других значениях 1 и Р полу чаются алгебраические уравнения выс ших степеней (для .и ,2 - к бическое, для 4 и li; 1,2,3 - ура нение четвертой степени), поэтому для упрощения расчетов удобно испол зовать первый вариант - уравнение(7 Если уровень рассеяного света настолько мал, что не вносит погреш ность при прямой спектрофотометрии, в качестве истинных значений можно взять оптические плотности, получен ные при измерении первого образца серии против растворителя. В противном случае эти значения должны быть измерены на другом приборе, рассеяный свет у которого мал. Из уравнения (6) и (7) видно, что в общем случае для определения коэффициента поглощения рассеяного света необходимо произвести измерение оптической плотности двух образ цов, у которых разность концентраций между каждым из них и раствором сравнения отличаются в кратное числ раз. Если известна истинная плотнос измеряемых образцов на выбранной длине волны ( j ), то этого достаточно, чтобы определить пропускание рассеяного света образцом с концентрацией, являющейся, например, н именьшим кратным значениемдля двух вьш1еуказанных разностей концентраций ( с( ) и, используя значение этой концентрации, можно найти коэффициент поглощения рассеяного све та р . .- . (8) Р С; С учетом уравнения (8) уравнение (4) имеет вид , л(е.гЕ,)л:,: pi А -& .rS.() где С - концентрация поглощаюв;его свет вещества в фотометрируемом образце. Уровень рассеяного света, рассчи танньш по уравнению (9), выражается через отношение интенсивности рассе яного излучения к суммарной т - О -т ол . 1t-14При измерении уровня рассеяного света целесообразно брать образцы сравнения с высокой оптической плотностью Л 7 2, чтобы интенсивность рассеяного и регулярного излучения, прошедшего через раствор, были одного порядка. При низких значениях оптической плотности систематическая погрешность за счет рассеяного света приближается к случайным погрешностям измерения оптической плотности. Из уравнения (10) определяют истинное значение оптической плот- ности в условиях анализа при известном значении уровня рассеяного света. ,v«,,,,V).M Величину оптической плотности анализируемого раствора, характеризующую поглощение рассеяного излучения, подчиняющуюся условию fc PI / - А- находят последовательными приближениями по уравнению (11). В качестве первого приближения берут Е АО;-- Л т.е. используют измеряемое г 1 с ,) значение оптической плотности. В общем случае достаточно 2-3 приближений. Способ осуществляют следующим об- рйзом. Измеряют спектр поглощения вещества в испытуемом диапазоне волн при помощи аттестуемого спектрофотометра (однолучевого или двухлучевого) и рассчитывают коэффициент поглощения монохроматического излуче-. ния. Готовят образец сравнения с концентрацией Cj , обеспечивающей оптическую плотность в испытуемом диапазоне длин волн ,0 и два образца с концентрациями, превьш1ающими концентрацию образца сравнения в кратное число раз. Rnfi дальнейших расчетов разность концентраци между вторым образцом и образцом сравнения создают в два раза большую 6 сравнении с разностью концентраций между первым образцом и образцом сравнения. Затем измеряют оптические плотности второго и третьего образцов против первого ипо уравнениям (7) и (8) рассчитьшают коэффициент поглощения рассеяного света, а по уравнению (9) рассчитьгаают значение уровня рассеяного света.

Использование предлагаемого способа измерения уровня рассеяного света в спектрофотометрах обеспечиваетпо сравнению- с прототипом расширение спектрального диапазона измерения за счет возможности измерения уровня рассеяного света как для . однолуче вых,. так и для двухлучевых спектрофотометров и возможности измерения уровня в широком диапазоне длин волн, о время как в прототипе измерение возможно при одной длине волны в максимуме полосы поглощения только в двухлучевых спектрофотометрах, а также повьшение точности измерения в 1,52 раза при измерении в максимуме полосы поглощения в двухлучевых спетрофотометрах и в 4-7 раз при измерении в других участках полосы поглощения в однолучевых спектрофотометрах.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ РАССЕЯНОГО СВЕТА В СПЕКТРОФО,ТОМЕТРАХ, заключающийся в том, что измеряют светопоглснцение двух образцов с известным отношением их светопоглощений и разными концентрациями светопоглощающих частиц, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, дополнительно измеряют концентрации образцов и разности светопоглощений между каждым из дЬух образцов и образцом сравнения и из соотношения измеренных разностей и соответствующих концентраций находят уровень рассеяного света „ по формуле ) pi ) i где Вpi коэффициент поглощения рассеяного света в спектро-г фотометре, который определяют из уравнения .(Л} I {О -fjift но 0 г л,;-,Ссх,-с,) -EpiiCr s)