Фотометр Советский патент 1975 года по МПК G01J1/04 

(54) ФОТО.МЕТР

2

вые поглощения веществ с двумя и тремя компонентами соответственно.

Предложенный фотометр работает следующим образом.

Световой нучок от источника света / проходит через конденсор 2 и светофильтр 13 или 14 н попадает на полуирозрачное зеркало 4. Прошедщая 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 надает на зеркало 6, полностью отражается от него, проходит через кювету 11 с эталонным образцом, далее через полупрозрачное зеркало 5 поступает также на фотоприемник 9. Диск модулятора 10 прерывает поочередно пучки света. Полученный после прохождения кювет модулированный световой поток используется для анализа проб, за ключенных в ,кю1ветах.

После фотоприемника 9 сигналы, несущие информацию о величине поглощения нроб, усиливаются блоком 20 и поступают на схему обработки полученных результатов. Эталонный и исследуемый сигналы, т. е. сигналы, проигедщие 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 размыкается. Эталонный сигнал через переключатель 21 н блок задержки 22 поступает на усилитель-ко.мпаратор 23. Схема компаратора сравнивает поступивщий сигнал с эталонным напряжением, вырабатываемым источником эталонного напряжения 24. Сигнал сравнения поступает на схему повыщения напряжения 25, с которой подается по пепи обратной связи па фотоприемник 9. Сигнал сравнения используется для автоматического управления усилением фотоприемника с целью обеспечения стабильности его работы.

Когда на выходе усилителя 20 появляется исследуемый сигнал, переключатель 21 размьжается, а переключатель 26 замыкается. Исследуемый сигнал проходит через схему задержки 27 и попадпет на логариф.мический усил.итель-1нреобразо;ватель 28.

Переключатели 21 и 26 работают синхронно с модулятором 10. Есл1И контакт 30 переключателя 29 замкнут, сигнал с логарифмического усилителя-преобразователя 28 поступает на схему преобразован й плотности 33, где преобразуется в сигнал, про;:орциональный :коэф|фИ|Циенту плотности нспмтываемой пробы. Преобразование происходит путем умножения полученного сигнала на постоян1ГЫЙ коэффициент а. Полученный сигнал плотности 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 /5 светофильтр 13 или 14. Эти фильтры, закрепленные во вращающемся диске 3, выделяют из потока излучения соответствующую длину волн (л или Лз). Следует указать на то, что в диске закреплен также фильтр на волну АЗ.

iB том случае, когда контакт 31 переключателя 2-9 замкнут, а контакт 30 разомкнут, на пути светового потока- установлен светофильтр 13, который выделяет световой сигнал с длиной волны Xi. Исследуемый сигнал с длиной волны 11 noicTynacT через лереключатель 34 в схему задержки 36. Если же световой поток проходит через светофильтр 14, выделяющий волну длиной Я2, переключатель 34 размыкается, переключатель 35 замыкается и сигнал с логарифмического усилителяпреобразователя 28 через контакт 31, переключатель 35 поступает в схему умножения 37, где умножается на ностоянный коэффициент а. Сигналы с длиной волны .| с выхода схемы задержки 36 и сигналы с длиной

волны 2 с выхода схемы умножения 37 поступают на вычитающее устройство 38. 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 39 подается на клемму 32 и далее на самописец.

Па фиг. 4, 5 по оси ординат Я откладывают величину поглощения световой энергии исследуемым веществом, по оси абсцисс - длины волл Л. Кривые А и В (фиг. 4) и Д, F и уМ (фиг. S) соответствуют снектральным

характеристикам поглощения отдельных компонент испытуемого вещества. Кривые С (фиг. 4) и /V (фиг. 5) соответствуют суммарным спектральным кривым поглощения вещества.

Предположим, что исследуется вещество, содержащее две компоненты а н б (альбумин и билирубин). Фильтр 13 выделяет волну Я 540 ммк. В этом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя 28

появится сигнал, пропорциональный величине поглощения HI на волне v|. Величина HI лежит на кривой С, представляющей собой суммарную характеристику поглощения альбумина и билирубина. Этот сигнал через контакт 31 и переключатель 34 поступает на схему задержки 36.

Б следующий момент переключатель 35 замыкается и на пути светового потока устанавливается светофильтр 14, выделяющий

длину волны 2, причем выбор волны происходит согласно неравенству АЗ Я2 -ь В этом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя появляется сигнал Н (кривая В). Величина, соответствующая

сигналу Я4, лежит на кривой С. Сигнал H.i проходит через контакт 3 переключателя 29, переключатель 35 к схеме умножения 37, где сигнал умножается на коэффициент а, т. е. получаем сигнал Этот сигнал в вычитающем устройстве 38 преобразуется в Я;-кЯ. Коэффициент а тг не зависит от изменений в спектральных кривых поглощения, зависящих от плотности веществ. Сигнал HI-ссН4 в схеме 39 умножается на коэффициент С. Полученный сигнал (Hi-aHit C представляет собой коэффициент плотности одной из компонент испытуемого вещества. Сигнал плотности поступает через клемму 32 на самописец. Поскольку HI и Яг определяются на первом этапе измерений, то плотность второй компоненты вещества на волне .i может быть получена из Яз с последующим умножением Яз на С. После этой операции получают плотность второй компоненты (Я;Я2)С. Можно вначале определять аЯз вместо сбЯз- В ЭТО.М случае должно соблюдаться условие для выбранных длин волн К Kj -.5, и для анализа используют Я вместо /„2, а коэффициент а -гг вместо коэффициента Описанным способом можно определить плотность компонент вещества, состоящего из трех компонент. В первую очередь определяют величины Нч, Яз и H на волне Xi s той части суммарной кривой поглощения N, где кривые Д, F и М накладываются одна на другую. Когда измерения проводят на волне .2, замыкается переключатель 40 и к блоку умножения 41 поступает сигнал HS, который умноВыходной сигнал aiHs жается на ai проходит на схему задержки 42. При измерениях на волне з замыкается переключатель 35 и сигнал Яд поступает к блоку умножения 7, И1 еющему коэффициент умножения а2 -гг- Сигналы с выходов блоков задерж- 6ки 36, 42 и блока умножения 37, имеющие величины Яь а, Н и , подводятся к вычитающему устройству 38. В этом устройстве а1Я5 и azH вычитаются из величины Яь Дальше проводят следующие операции: -Я4-Я2 Я, - ЯбЯз Я)-JJ4--1 2 jr HI-aiHs-а2Яб. Полученный сигнал представляет собой коэффициент поглощения материала N на волне Л. Для перевода его в плотность сигнал в блоке умножения 39 преобразуется посредством умножения на коэффициент СЧ Сигнал Яз- С представляет собой плотность вещества на волне Ki. Плотность .вещества М на волне Xi и плотности материалов D i F могут быть определены из следующих соотнощений: СЯ2 С(Я1-Яз-Я4)С(Я,-Яз-аЯз); Я4 С(Я1-Я2-Я2). Предмет изобретения Фотометр для количественного анализа вещества, содержащий источник света, фокусирующие линзы, светофильтры, зеркала для разделения светового потока, кюветы с исследуемой и эталонной жидкостями, электронпую схему с фотоприемником и усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход усилителя через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического усилителя-преобразователя, выход которого, в свою очередь, через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соединенному со вторым блоком умножения.

Фиг f

23

21

20

214

26

32

JJ

-о

30 3/

r- T-g55

+ L

Л9

. 2

г 5

L

A,. Л 5

/7

. h

хЛ.I-f,)---. ,

.- ..;v. Х ..-.L..ii..,iii±l:i...AL.::-....

,i

Л, Л; Л:,

v и

5