Фотометр

пщ 459688 Союз Советских Социалистических Республик(б 1) Зависимый от патента -(33) ЯпонияОпубликовано 05.02.5. Бюллетень М 5Лата опубликовация описания 19.05.б 0111 0 Государственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий о 3) ЪЛ 1,эЗэ.24(088.8) 72) Авторы изобретения Иностранцы ироси Хасимото, Такехиде Сатоу,и Наоя Оно(Япония) Иностранная фирма Хитачи Лимитед, ЛТД(71) Заявптел: 54) ФОТОМЕТР Изобретение относится,к устроиствам для фотометрического анализа веществ,Предложенный фотометр применим для количественного исследования сложных веществ с перекрывающимися спектральными кривыми поглощения, например органических веществ. Эти вещества содержат несколько компонент, отличающихся друг от друга по физическим параметрам, поэтому исследования вещества проводят на различных длинах волн. Поскольку максимумы поглощения излучения компонентами различны по частоте и близко расположены друг к другу, то при исследованиях трудно определить плотность составляющих веществ с достаточной точностью,Предложенный фотометр позволяет повысить точность измерения вещества, содержащего несколько компонент, спектральные кривые поглощения которых перекрываются, Это достигается благодаря тому, что выход усилителя через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического усилителя-преобразователя. Выход последнего через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соедипенному со вторым блоком умножения.Предложенный фотометр позволяет анализировать вещества на трех длинах волн.На фиг, 1 показана схема оптической части предложенного фотометра, содержащая источник света 1, кондецсор 2, диск 3 с оптическими фильтрами, входное 4 и выходное 5 полупрозрачные зеркала, отражающие зеркала 6 и 7, кондецсор 8, фотоприемник 9, модулятор 10, кюветы 11 и 12 с эталонным и исследуемым образцами, светофильтр 13 для волны Хь светофильтр 14 для волны 1., двигатель 16 установки фильтров на пути светового потока, двигатель 16 модулятора, шкивы 17 и 18, ремень 19.На фиг. 2 представпеца блок-схема для анализа всществ с двумя компонентами, в состав которой входят усилитель 20, переключатель 21, блок задержки 22, усилитель-комцаратор 23, источник эталонного напряжения 24, схема 26 повышения и апрякения, переключатель 26, схема задержки 27, логарифмический усилитель-преобразователь 28, переключатель 29 с контактами 30 и 31; выходная клемма 32, схема ЗЗ преобразования плотности, переключатели 34, 35, схема зачержкц 36, схема умножения 37, вычитающсе устройство 38, блок умножения 39.На фиг, 3 изображена блок-схема для анализа вещества с тремя компонентами, Блоксхема состоит из тех же блоков, что и блоксхема фиг, 2 и, кроме того, из переключателя 40, блока умножения 41 и схемы задержки 42.На фиг. 4 и 5 показаны спектральные крпвые поглощения веществ с двумя и тремя компонентами соответственно.Предложенный фотометр работает следующим образом.Световой пучок от источника света 1 проколит через конденсор 2 н светофильтр 13 или 14 и попадает на полупрозрачное зеркало 4. Прошедшая 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 падает на зеркало б, полностью отр- жается от него, проходит через кювету 11 с эталонным образцом, далее через полупрозрачное зеркало 5 поступает также на фотоприсмник 9, Диск модулятора 10 прерывает поочередно пучки света. Полу ченнь,й после прохождения кювет модулированный световой поток используется для анализа проо, зак;иоченных в,кюветах.После фотоприемника 9 сигналы, несущие информацию о величине поглощения проб, усиливаются блоком 20 и поступают на схему обработки полученных результатов. Эталонный и исследуемый сигналы, т, е, сигналы, прошедшие через эталонную и исследуемую просты, поступают после усиления на переключатель 21 или 2 б, Когда на выходе усилителя 20 появляется сигнал, сооответствующий эталонному, переключатель 21 замыкается, а переключатель 2 б размь;кается. Эталонный сигнал через переключатель 21 и блок задержки 22 поступает на усилитель-компаратор 23. Схема компаратора сравнивает поступивший сигнал с эталонным напряжениемнвыраоатываемым источником эталонного наряженя 24. Сигнал сравнения поступает на схему повышения напряжения 25, с которой подается по цепи обратной связи на фото- приемник 9. Сигнал сравнения используется ,чля автоматического управления усилением фотоприемника с целью обеспечения стабильности его работы.Когда на выходе усилителя 20 появляется иоследуемый сигнал, переключатель 21 размыкается, а переключатель 2 б замыкается. Исследуемый сигнал проходит через схему задержки 27 и попадет на логарифмическй усилсптечь-преобразователь 28.Переключатели 21 и 2 б работают синхронно с модулятором 10. Если контакт 30 перек.:почателя 29 замк сут, сигнал с логарифмического усилителя-преобразователя 28 поступает на схему преобразований плотности 33, где преобразуется в сигнал, ,о.:опциоальнсыи коэффициенту плотности исг 11 тываемой пробы. Преобразование происходит путем умножения полученного сигнала на постояный 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 световогопотока устанавливается посредством двигателя 15 светофильтр 13 или 14. Эти фильтры, закрепленные во вращающемся диске 3, выл деляют из потока излучения соответствующуюдлину волн (Л, или Л 9). Следует указать на то, что в диске закреплен также фильтр на волну Лз.В том случае, когда контакт 31 переклю- О чателя 29 замкнут, а контакт 30 разомкнут,на пути светового потока установлен светофильтр 13, который выделяет световой сигнал с длиной волны Ль Исследуемый сигнал с длиной волны Л, поступает через,переклю 1 д атель 34 в схему задержки 35. Если же световой поток проходит через светофильтр 14, выделяющий волну длиной Лз, переключатель 34 размыкается, переключатель 35 замыкается и сигнал с логарифмического усилителяпреосбразователя 28 через контакт 31, переключатель 35 поступает в схему умножения 37, где умножается на постоянный коэффициент а. Сигналы с длиной волны Л, с выхода схемы задержки 3 б и сигналы с длиной волны Л, 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 далееа самописец. На фиг. 4, 5 по оси ординат Н откладывают величину поглощения световой энергииисследуемым веществом, по оси абсцисс -длиы волн Л, Кривые А и В (фиг. 4) и Д, Ри М (фиг. 5) соответствуют спектральным40 характеристикам поглощения отдельных компонент испытуемого вещества. Кривые С(фиг, 4) и М фиг. 5) соответствуют суммарным спектральным кривым поглощения вещества,Предположим, что исследуется вещество,содержащее две компоненты а и б (альбумини билирубин). Фильтр 13 выделяет волнуЛ = 540 млк. В этом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя 28появится сигнал, пропорциональный велич- е поглощения Н, на волне Ль Величина Нлежит на кривой С, представляющей собойсуммарную характеристику поглощения альбумина и билирубина, Этот сигнал через конде такт 31 и переключатель 34 поступает насхему задержки 3 б,В следующий момент переключатель 35замыкается и на пути светового потока устанавливается светофильтр 14, выделяющийдлину волны Лг, причем выбор волны происходит согласно неравенству ЛзЛзЛ, Вэтом случае на выходе логарифмического усилителя-преобразователя появляется сигналН 4 (кривая В). Величина, соответствующая65 сигналу Н, лежит на кривой С. Сигнал Н 1проходит через контакт 31 переклочателя 29,переключатель Ж к схеме умножения 37, гдесигнал умножается на коэффициент а, т. е.получаем сигнал аН 4. Этот сигнал в вычитающем устройстве 38 преобразуется вНзН, - аН 4. Коэффициент а = -не зависит от4изменений в спектральных кривых поглощения, зависящих от плотности веществ. СигналН - аН 4 в схеме 39 умножается на коэффициент С. Полученный сигнал (Н, - аН 4) Спредставляет собой коэффициент плотностиодной из компонент испытуемого вещества,Сигнал плотности поступает через клемму 32на самописец. Поскольку Н, и Н 2 определяются на первом этапе измерений, то плотностьвторой компоненты вещества на волне Х может быть получена из Н, = Н, - Н 2 с последующим умножением Н, на С. После этойоперации получают плотность второй компоненты (Н, - Н,) С.Можно вначале определять аН, вместоаН,. В этом случае должно соблюдаться условие для выбранных длин волн Х 6(1.7 (1и для анализа используют Х 7 вместо л 2, аНзкоэффициент а = - вместо коэффициентаН.Нза= - .4Описанным способом можно определитьплотность компонент вещества, состоящего изтрех компонент. В первую очередь определяютвеличины Н Нз и Н 4 на волне Х в той частисуммарной кривой поглощения Л 1, где кривыеД, Р и М накладываются одна на другую,Когда измерения проводят на волне Х.2 замыкается переключатель 40 и к блоку умножения 41 поступает сигнал Нз, который умноН,жается на а = - . Выходнои сигнал аНзН.проходит на схему задержки 42. При измерениях на волне Хз замыкается переключатель35 и сигнал Нз поступает к блоку умножения 37, имеющ му коэффициент умноженияН,аз= - . Сигналы с выходов блоков задержНаки 36, 42 и блока умножения 37, имеющие величины Н, а, Н, и а 2 Н 6, подводятся к вычитающему устройству 38. В этом устройстве иН; и а 2 Н 6 вычитаются из величины Н.Дальше проводят следующие операции;1 О4 2Н 4 Н 2=Н Нз Н 6-=Н, - аНз - а 2 Нь,Полученный сигнал представляет сооой 15 коэффициент поглощения материала Ь наволне л. Для перевода его в плотность сигнал в блоке умножения 39 преобразуется посредством умножения на коэффициент С. Сигнал Нз С представляет собой плотность веще ства на волне Х. Плотность вещества М наволне Х. и плотности материалов 0 и Р могут быть определены из следующих соотношений:СН 2= С(Н - Нз - Н 4) = С(Н Нз аНз) Н 4= С (Н, - Нз - Н 2), Предмет изобретенияlЗО Фотометр для количественного анализавещества, содержащий источник света, фокусирующие линзы, светофильтры, зеркала для разделения светового потока, кюветы с исследуемой и эталонной жидкостями, электронЗ 5 ную схему с фотоприемником и усилителем,отлииающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход усилителя через переключатель соединен с блоком задержки, подключенным ко входу логарифмического 40 усилителя-преобразователя, выход которого,в свою очередь, через переключатели соединен с блоками задержки и умножения, подключенными к вычитающему устройству, соединенному со вторым блоком умножения.//Ф"3 9 Ьр 4 оставитель М. ДедловскийТехред А. Дроздова 1(орректор И, Симкина актор Т. Орлог. ПодписноеСР Ти комитета Совет бретений и откр Раушская наб.,аказ д. 4": Тип. Харьк. фил. пред. Патент 36,697 Изд. М 841ЦНИИПИ Государственногопо делам изо Москва, ЖЪюф юк 740 а Министровытпй