Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа (1115206), страница 97
Текст из файла (страница 97)
1, чо1. 6, сьар. 69, с(г!1еу-!и!егвс!епсе, Хтч Уог!с, 1965. 1О, Ое(з[ег Р. Р,, МсНелгу К. %'„Пг!(ае!т К. Н., Апа!. СЬев., 1955, ч. 27, р. 1366. 11. Уасозз К. В,, 1.ешм !.. б,, Рсеш Р У., Апа1. СЬев., 1956, ч. 28, р. 324. 12. $ли75 )т. Н., 6(соз У. 57., Апа1. СЬев., 1954, ч. 26, р. 359. 13. Воуй 6. Е., Апа1. СЬев., 1949, ч. 21, р. 335. 14.
1атоегг У. Р. Р., )Ут((з)ссте Р. )ч'., Апа!, СЬев., !979, ч. 51, р. 1346. !5. ба(лл )т. Р„1п Тесьпсяиез о! СЬеспм!гу, Уос, 1, РЬуз!са1 Мещойв о1 СЬеспЫгу, А Же!взьегКег А., Козяиег В. %. (ейв), р!. 1!1-1), СЬар. 7, %!1еу-1п1егвс1епсе, Хеся уогЬ, 1972. 16, $с(сшесаегг Е. А., Апа1. СЬев., 1980, ч. 52, р. 827А. 17, $амы С. $., Ре1тс' Н,, Егй1талл 6., Апа1. СЬев., 1977, ч. 49, р. 15!О. 18.
Воапол К. В., Еасал 6. 7., Апа!. СЬев., 1977, ч, 49, р. 1297. 19, Еагг б. У., Апа1. СЬев., 1971, ч. 43, р. 93. 20, $а(цег О., $асее! Г. К., Апа1. СЬев., !956, ч. 28, р. 61; 1957, ч. 29, р. 2. 21, Негьег К. Н,, Нааолу У., 1п Тесьпряиея о1 СЬевЫгу, чо1, 1, РЬуыса1 Ме!Ьойв о( СЬеввспгу, %е(взЬегяег А., Козвпег В. М.
(ейз.), р1. !11-17, сьар. 4, Гчс!1еу-!п1егвс!епсе, Хсчт Тогу, 1972. 22. $(еоелз У. 6., $аетоу 6. Ус., МоззЬаиег Врес!говсору апй Пз СЬевма! Аррисапоп, Айчапсев 1п СЬевЫгу $епев, по. !94, Агпепсап СЬеписа1 $ос!е1у, йтавыпк!оп, 1981. 23. Майт А. Н., Ноаз!еу К, М., бгалг К. 5т., Авйелатай М., Всалйег М., Ав. Ьаь., 1970, ч. 2(11), р, 8.
24 Сатрген 9т". У., Саг( Н. Р., Апа!. СЬев., !955, ч. 27, р. 1884. 25, Сплдтал 57. Н., Наттел Н. Н., Апа!. СЬегп., 1960, ч. 32, р. 323. --. 25 Автоматические анализаторы Автоматизация и механизация Многие из приборов, описанных в предыдущих главах этой книги, в высокой степени механизированы: они имеют встроенные электрические и механические устройства, позволяющие оператору не заботиться о многих деталях эксперимента.
Механизация позволяет гораздо более полно использовать возможности аналитического прибора, чем при ручном управлении, особенно если аналитический метод требует непрерывного измерения сигнала при сканировании некоторой переменной. Возьмем, к примеру, ИК-спектрофотометр. Даже если в нем не предусмотрены сервисные электромеханические устройства и вся работа выполняется вручную, можно получить равноценные спектры. Чтобы установить с помощью призмы или дифракционной решетки необходимую длину волны, подобрать ширину щели, измерить пропускание образца и эталона и записать результаты в журнал, опытному оператору нужно не менее б — 10 мин.
А чтобы провести измерения в диапазоне 2 — 20 мкм, описанные действия придется повторить сотни раз, Затем, возможно, понадобится пересчитать данные в каждой точке и вычертить спектр от руки. В результате на получение одного-единственного спектра высокого разрешения может уйти неделя. Ясно, что механизация такого прибора позволяет не только сэкономить время, но и избежать многих ошибок, вызванных невнимательностью. Конечно, у автоматического регистрирующего спектрофотометра есть свои собственные потенциальные источники ошибок. Несовершенство и сбои механических устройств могут вызвать как систематическую, так и случайную погрешности, которые сложно выявить и устранить.
Правда, инструментальные ошибки такого рода обычно удается снизить путем тщательного проектирования и создания оптимальной конструкции прибора; остающуюся вероятность ошибки можно понизить, используя калибровку. Существенно, что через определенные короткие интервалы времени калибровку следует повторять, чтобы обеспечить сравнимость результатов. Такая процедура 530 Глава 25 в значительной степени компенсирует изменения параметров прибора, обусловленные механическим износом движущихся частей и медленным дрейфом характеристик электронных схем.
Термин автоматизация означает обычно нечто большее, чем просто автоматическое управление работой прибора. Он относится к системе, часто включающей наряду с основным прибором (например, спектрофотометром) другие компоненты и позволяющей последовательно обрабатывать множество образцов и записывать соответствующие результаты. Автоматический анализ особенно важен, если существует необходимость в проведении большой серии однотипных определений. Толчок к развитию в этом направлении дали прежде всего нужды клинического анализа, но автоматизированные приборы широко используются и в лабораториях по контролю качества промышленной продукции (химической, фармацевтической, металлургической и др.).
Вообще говоря, можно сконструировать машину, повторяющую любые действия человека. Такие механические операции, как растворение, отбор раствора, разбавление, машина способна проделывать лучше человека [1, 2) Менее очевидно, что это относится и к действиям, связанным с принятием решений. Опытный химик илн лаборант, наблюдая за ходом реакции, может определить, когда она прошла полностью, и соответственно решить, что пора перейти к следующему этапу. Но и машину можно запрограммировать так, чтобы она проводила измерения и на основе их результатов делала логические выводы.
И здесь машина имеет то преимущество, что на правильность ее решений не влияет утомление или однообразие работы. Однако машина плохо справляется с обработкой неожиданных ситуаций, когда нарушается обычная последовательность событий. Хороший автоматический анализатор должен по крайней мере уметь распознавать неожиданные события и сообщать об этом оператору. Еще одно требование к автоматической аналитической системе заключается в способности хранить данные.
Между последовательностью образцов, вводимых в анализатор, и последовательностью получаемых ответов не должно возникать расхождения, н сохранить соответствие в многостадийном анализе, где одновременно обрабатывается ряд проб, бывает непросто. Большинство автоматизированных аналитических систем построено на основе одного и того же принципа. Такие операции, как пробоотбар и пробоподготовка, добавление реагентов и т, п., часто реализуются с помощью отдельных модулей. Химизм процесса обычно заимствуют из известных методик не- Лвтомвтвчевкие анализаторы 531 автоматизированного анализа, часто делая небольшие изменения, чтобы все операции на данном приборе проходили единообразно (например, в смысле постоянства времени и температуры, необходимых для развития окраски).
Автоматические анализаторы делятся на два класса — проточные и статические. У обоих есть сваи преимущества и области применения. В остальной части этой главы будет приведено несколько характерных примеров систем обоих типов, где основное внимание будет уделено химизму и механике процессов. О необходимой электронике (в особенности микропроцессорном управлении) речь пойдет в последующих главах книги.
Проточные системы Представьте поток раствора, содержащего фотометрический реагент, движущийся по пластмассовым трубкам к спектрофотометру с проточной кюветой. Допустим, что прежде чем поток реагента достигнет места фотометрирования, в него с помосцью медицинского шприца вспрыскивается небольшая порция раствора анализируемой пробы (рис.
25-1). При этом образуется окрашенный участок или зона образца, которая движется по трубкам к фотометру. Когда зона проходит через кювету, детектор реагирует на нее, причем интегральный сигнал прямо связан с количеством вещества, определяемого в пробе. Для того чтобы такая система давала хорошие результаты, необходимо соблюдение йескольких условий: постоянства степени протекания реакции и целостность введенной пробы. Один из приемов выполнения этих условий заключается в разделении потока на сегменты с помощью пузырьков воздуха [3, 4). Пузырьки создают завихрения в пределах каждого сегмента, чем достигается полнота перемешивания в малом объеме, а также способствуют очистке трубки между отдельными пробами.
Недостаток такого подхода состоит в необходимости специаль- наго устройства для удаления пузырьков перед входом в детектор. Другой прием состоит в использовании узких ( 0,5 мм) трубок без сегментации воздухом, в которых поток является ламинарным, а перемешивание пробы и реагента обеспечивается в основном диффузией [5, 6), и поэтому воспроизводимо, хотя и менее полно. Этот метод, получивший название проточно-инжекционного анализа (ПИА), более современен, чем метод с сегментацией воздухом, и, пожалуй, предпочтительнее метода сегментации воздухом, так как характеризуется большей скоростью анализа и меньшей стоимостью (хотя, видимо, 532 Глава 25 Автоматические анализаторы 533 Сосуд с ргаг сита ь, !та сброс бремя о Рис.
25-!. Примерная схема устаиоики (с) и сигнал детектора (б), иллюст- рирующие принципы проточного анализа. его труднее приспособить к многоэтаппым методикам анализа). Оба метода имеют примерно одинаковую воспроизводимость (1 — 2%) и пригодны для различных определений с фотометрическим или электрохимическим детектированием, Типичным примером применения проточного анализа служит определение кальция в сыворотке крови (сегментация воздухом). Соответствующая аппаратура показана на рис. 25-2, а диаграмма потоков — на рис. 25-3. На последнем рисунке справа пронумерованными горизонтальными линиями показаны девять каналов стандартного 14-канального перистальтического насоса; рядом указан внутренний диаметр (в дюймах) соответствующей пластиковой трубки.
При работе системы разбавленная НС! закачивается через канал 4 и смешивается в Т-образном переходнике с воздухом (канал 2). Расходы подобраны так, что поток кислоты разрывается пузырьками воздуха примерно через интервалы в 1 см. Образец сыворотки или плазмы прокачивается через канал б и присоединяется к потоку НС!. На следующем этапе проводится диализ. Подкисленный образец проходит через длинную спираль с целлофановой диаф- Рис. 25-2. Общий еид проточного анализатора Тесин)соп Лп)оапа!угег, Модули справа палено: карусельный держатель проб, перистальтический насос (е пластиковом корпусе), термостатируемая баня со спиральными смесителями, фотометрический детектор (под самописцем), управляющая микроЭВй! (Тесин!соп !пыгциепы Согр.). рагмой, По другую сторону диафрагмы движется сегментированный поток НС! (каналы 8 и 10).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
