1光電比色計原理

當一束單色光通過某溶液時,一部分光能被吸收,光的強度被減弱了,光強度與溶液濃度之間的關系可用博朗一比爾定律表示:

根據郎伯一比爾定律,當被測溶液液層的厚度(L)-定時,溶液中物質的濃度(c)與吸光度(E)成正比。即濃度越大,顏色越深,吸收光的程度就越大,這時光的強度就越小。將光強度通過光電池轉換成電流,從電流的大小來指示被測物質的吸光度,然后與標準溶液相比較,便可知被測溶液的濃度。

2.光電比色計的構造與使用

(1)光學系統

光電比色計的光學系統如圖7-8所示。從燈泡1發出的光,經反射鏡2反射后,透過吸熱玻璃片3和濾光片4,再通過比色皿5內的溶液,到達光電池6上,光電池受到光的照射后所產生的光電流由檢流計7測出。

光源：比色計一般是用鎢絲燈泡作為光源,光源電壓必須穩定,通常1由蓄電池或穩壓電源提供6~12V的電壓。

渡光片：渡光片是一種有色玻璃,白光通過它以后可以近似成為単色光。常用的渡光片的顏色有3~9種。根據被測溶液的顏色,按照光的互補原理來選擇濾光片。例如高観酸鉀溶液為紫紅色,它選擇吸收最多的是綠色光,所以要選擇綠色濾光片。表7-l0列出了溶液的顏色與濾光片顏色的選擇。

比色皿：比色皿也稱比色槽,是由透明無色耐腐蝕的平板光學玻璃或石英制成的。一般比色計中都配有不同光徑長度(0.5,1,2,3,5cm等)的成套比色皿。為了提高測定的準確度,要在測定之前對比色皿進行選擇,其方法如下:向同一規格的數只比色皿中分別注入蒸餾水,以其中任一只比色皿作為空白,在440nm的波長(藍色)上分別測定它們的通光率,要選擇透光率之差小子0.5的。

光電池比色計中常用的是硒光電池。它是由半透明的氧化鎘膜、半導體曬及痛鐵(或鋁箔)底膜組成,如圖7-9所示。

當光線透過半透明膜照射到半導體硒上時,西中便有.電子逸出,由于半導體的単向導電性能,電子則由硒流向金屬底膜。曬光電池可測的光譜區是可見部分,范圍為380~750nm,其中對波長560nm的光最靈敏。所以對紅外光、紫外光不適用,而特制的光電管對紅外光、紫外光敏感。

國產的幾種光電池的規格性能見表7-11。

光電管：其構造是在真空管內裝有明、陽兩極,陰極表面涂有光電發射材料。受到光照射后,就發射出電子,在兩極[可施加電壓后,則陽極吸收電子形成電子流,其電子流隨光強度而變化。用光電管可以測量微弱的光。國產的GD-5型光電管,其明極表面鍍有銻鋅材料,它對紫外光敏感,可測波長范圍為200~625nm;GD-6型光電管,其明極表面鍍有銀鏈材料,對紅外光敏感,可測波長范圍為625~1000nm。光電倍增管的靈敏度更高,這種光電管可將極微弱的光線轉換成較大的電流。

檢流計：光電比色計中常用的檢流計是復式光點反射檢流計,靈敏度為10^-8~10^-9A/mm。其標識刻度有兩種,一是百分數表示的透光率r%,一是吸光度i(或消光度)。二者之間為負對數關系如圖7-10所示。

(2)操作

以581_G型光電比色計為例。將儀器安放在穩固的工作臺上,將選擇開關和粗細兩個旋扭轉至“0”位上,再接電源線。電源電壓應符合儀器要求,交流電源描座應有接地端,對地電阻應小于10Ω。

選取濾光片,將其描入渡光片描孔內。將盛有空白液及待測溶液的比色皿放入滑動板的糟內,同時用遮光差差上比色皿。

檢流計調零:將選擇開關撥至“1”,轉動零點調整旋扭,使檢流計的光點恰好對在透光度的“0”刻度上。

空白溶液校正:將空白溶液置于光路中,將選擇開關撥至2”,調節組調旋扭,使檢流計光點接近透光率“100”,再用細調旋扭調節,直至檢流計光點恰在“100”上。

測量操作:將盛有待測溶液的比色皿輕輕推到光路中,直接在讀數標尺上讀數。上部標度為透光率(T),下部標度為吸光度(E)。

測定完學將選擇開關撥至“0”位,粗、細調節旋扭轉至“0”位,拔下電源括頭。

(3)注意事項

儀器要在常溫、干燥、無腐蝕性氣體環境中使用。

不能在無濾光片時接通光源。測定過程中若暫不測定時,可將選擇開關撥至“1”,使光電池不受光照。

要注意保護比色皿的透光固,不能用手般及透光面,若沾有污物時,用擦鏡紙輕輕擦拭。用完后的比色皿要及時清洗,先用白來水、再用蒸簡水清洗,必要時用稀鹽酸、稀硝酸及適當的溶劑清洗,切勿用清潔劑、強氧化劑(如K₂Cr₂〇₇洗液)及堿液洗。

超過光電池的使用壽命或意外原因使光電池失效后,需進行更換。由于每個光電池的靈敏度有差異,所以更換后要重新做工作曲線。

欲移動比色計時,先將開關拔至“0”位(此時檢流計呈短路狀態)。

(4)常見故障及排除

光電比色計常見的故障、故障原因及排除方法見表7-l2。