Способ измерения уровня рассеянного света в спектрофотометрах

Изобретение относится к Физико- химическим измерениям и может найти применение в спектрофотометрическом анализе,При проведении спектрофотометри ческого анализа неизбежны систематические погрешности за счет рассеяного света, что снижает его точность.Цель изобретения - повышение точности измерения уровня рассея" нЬго света н расширение спектрального диапазона измерений рассеяного света.Как показали исследования, способ позволяет оценивать величину ослабления интенсивности рассеяного света при прохождении светового потока через образец (раствор). За величину, характеризующую ослабление интенсивности рассеяного света, при нята величина оптической плотности Ар, определяемая по уравнению1А . =9, ЕРСа( ( ; 25Эргде Э ; и 3 . - интенсивность рассею (Рояного света до и после прохождения образца с концентрацией С. 30В условиях дифференциальной спектрофотометрии серии растворов с концентрациями С = 1 С)( ( =1 2..(о) измеряемая величина опти,еской плотности Я .(и-к)-го образца против1 35 (п"0)-го (1 с( выражается уравнением 40(6=1,2,. р, К=1,2, в),где 3 и ( - интенсивности моном мхроматического излучения с Л;, прошедшегочерез образцы с концентрациями Сп о иСо;и .ЭР - интенсивности рассеР"яного излучения, присутствующего на (1;,прошедшего через образцы с концентрациямиС 1, и Сп 4.Согласно закону Бугера-ВераЗ -,0(-А. -(.-ЦА,.4 -( -11 АР (, )АРо р Р Ргде 3 м - интенсивность монохроматического света с длинойволны /), на выходнойщели монохроматора, А;= к(С(кк - истинная оптическая плотность образца с концентрацией С на длине волны;,Преобразовав уравнение (2), подставляя уравнения (3) в полученное выражение и разделив числитель и знаменатель правой части на Дм получаем формулу расчета уровня рассеяного светалО ) О-(О.О)1 р 1 4 А -(ИА,й 1-(О(5)2 Р)1-(0что позволяет определить значенияоптической плотности образца с концентрацией С , характеризующей величину поглощения рассеяного света.После сокращения одинаковых членовв обеих частях уравнения (5) Формула принимает видА 2 А-Ь)А., А Л,.- ЕЛ, Е,О (1 О -1)К-О(О 1-)оА-А; А-(Е-В)Я,-Яргде )(, =10 - пропускание рассеяногосвета образцом с концентрацией С, на 1-йдлине волны.Для 1=1,1=2 получает квадратное уравнение1 о (о .11 о.о Ъо 1 -а+ 1 ц - 10 = 0 . Дополнительное измерение оптической плотности Аобразца с концентрацией С против образца с Концентрацией С дает возшожность приравнять результат его уровня оптической плотности с помощью (4) с аналогичным результатом для измерения С ,(против С )(4) имеет вид где С - концентрация поглощающегосвет вещества в фотометрируемом образце. 50Уровень рассеяного света, рассчитанный ио уравнению (9), выражается через отношение интенсивности рассеяного излучения к суммарнойо55Р 1 О ОР) М 1(10) тр,При других значениях 1 и Р получаются алгебраические уравнения высших степеней (для 1 =3 и 1=1,2 - кубическое, для 1 =4 и 1=1,2,3 - уравнение четвертой степени), поэтому 5 для упрощения расчетов удобно использовать первый вариант - уравнение(7).Если уровень рассеяного света настолько мал, что не вносит погрешность при прямой спектрофотометрии, 10 в качестве истинных значений можно взять оптические плотности, полученные при измерении первого образца сериипротив растворителя. В противном случае эти значения должны 15 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 20 света необходимо произвести измерение оптической плотности двух образцов, у которых разность концентраций между каждым из них и раствором сравнения отличаются в кратное число 25 раз. Если известна истинная плотность измеряемых образцов на выбранной длине волны ( ; ), то этого достаточно, чтобы определить пропускание рассеяного света образцом с кон- З 0 центрацией, являющейся, например, наименьшим кратным значением для двух вышеуказанных разностей концентраций ( а; ) и, используя значение этой концентрации, можно найти коэффициент поглощения рассеяного све- та При измерении уровня рассеяного света целесообразно брать образцы сравнения с высокой оптической плотностью А 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 плотности в условиях анализа при известном значении уровня. рассеяного света. Величину оптической плотностианализируемого раствора, характеризующую поглощение рассеяного излучения, подчиняющуюся условиюР 1 ЛАр 1= . А; находят последовательны-1ми приближениями по уравнению (11).В качестве первого приближения берутЕр,А = - Я,т.е, используют измеряемоезначенйе оптической плотности. В общем случае достаточно 2-3 приближений.Способ осуществляют следующим образом.Измеряют спектр поглощения вещества в испытуемом диапазоне волнпри помощи аттестуемого спектрофотометра (однолучевого или двухлучевого) и рассчитывают коэффициент поглощения монохроматического излуче-.ния. Готовят образец сравнения с концентрацией С 5, обеспечивающей оптическую плотность в испытуемом диапазоне длин волн А ) 2,0 и два образцас концентрациями, превышающими концентрацию образца сравнения в кратное число раз. Для дальнейших расчетов разность концентрации междувторым образцом и образцом сравнения создают в два раза большую всравнении с разностью концентрациймежду первым образцом и образцомсравнения,Затем измеряют оптические плотности второго и третьего образцовпротив первого ипо уравнениям (7)и (8) рассчитывают коэффициент по,глощения рассеяного света, а по урав1176181 Составитель А,ЕжковТехред Ж.Кастелевич Корректор Е,Рошко Редактор В.Ковтун Заказ 5334/41 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нению (9) рассчитывают значение уровня рассеяного света.Использование предлагаемого способа измерения уровня рассеяного света в спектрофотометрах обеспечивает по сравнению с прототипом расширение спектрального диапазона измерения за счет возможности измерения уровня рассеяного света как для ,однолучевых,. так и для двухлучевых спектрофотометров и возможности измерения уровня в широком диапазоне длин волн, "о времякак в прототипе измерение возможнопри одной длине волны в максимумеполосы поглощения только в двухлучевых спектрофотометрах, а такжеповышение точности измерения в 1,52 раза при измерении в максимумеполосы поглощения в двухлучевых спек трофотометрах и в 4-7 раз при измерении в других участках полосы поглощения в однолучевых спектрофотометрах.