М.И. Булатов, И.П. Калинкин - Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа (1115208), страница 16
Текст из файла (страница 16)
По закону Столетова, сила фототока прямо пропорциональна интенсивности падающего на фотоэлемент монохрозгатггческоз о пучка света. В фотоколориметрпи обычно употребляют три типа фотоэлементов (1271: с запирающим слоем (вентильные), с вцешнпхг фотоэффектом (газонаполненные или вакуумные), с внутренним фотоэффектом (фотосопротивления). Вентильный фотоэлемент состоит ич железной пластинки, на которую нанесен слой полупроводника (селена, записи меди плп сульфяда серебра), покрытый тончайшей полупрозрачной пленкой катоднораспыленного металла (золота, платины, серебра пли меди), Граница между полупроводником и металлической пленкой образует так называемый запирающий слой, пропускающий ток только в одном направлении — от металлической пленки к полупроводнику (на рис.
33 — от золота к селену). При освещении фотоэлемента электроны в полупроводнике, получив дополнительную энергию от кгантов паданзщгго света, перескакивают через запирающий слой и попадают н хорошо проводящую ток металлическую пленку, пз золота, платины, серебра нли моди. Из металлической пленки электроны через гальванометр и железную пластинку возвращаютгя в первоначальное положение, т. е. в полупроводник. Таким образом, фотоэлемент преобразует световую энергию в электрическую, которая, будучи строго пропорциональна силе света, падающего на фотоэлемент, регистрируется гальванометром. Фотоэлемент позволяет достаточно точно обнаружить уменьшение интенсивности светового потока, вследствие его поглощения окрашенным раствором.
В фотоколориметрии наибольшее распространение получили селеновые фотоэлементы [128) с фронтальным фотоэффектом (рис. 33). Чувствггтельность селенового фотоэлемента к лучам видимой области спектра показана на рис. 34. Селеновые фотоэлементы высокочувствнтельны, проявляют малую инерционность и хорошие эксплуатационные качества. Сернистосеребряные (запирающий слой — сульфид серебра) и сернистоталлиевые (запирающий слой — сульфид таллпя) фотоэлементы, так же как н селеновые, высокочувствительны.
Онп попользуются для измерения световых потоков в видимой и ближней инфракрасной области спектра, так как чувствительны н излучению в более широкой области, чем селеновые фотоэлементы. Наггболее распространенными фотоэлементами с внешним фото- эффектом являются кислородно-цезиевые и сурьмяно-цезпевые. Первые испольауются при спектрофотометрических определениях в видимой и инфракрасной области спектра, а вторые — в видииой н ультрафиолетовой (стр. 145). Работа фотоэлементон с внешним фотоэффектом основана на переходе электронов под действием света из светочувствительного катода к аноду.
Основными недостатками этих фотоэлементов являются необходимость использования внешнего напряжения и малая чувствительность, требующая обязательного применения ламповых усилителей. Однако из-за чувствительности к излучению в широком интервале длин волн, они применяются в наиболее совершенных приборах — спектрофотометрах. Более удобны вакуумные фотоэлементы, которые, хотя и уступают газонаполненным в чувствительности, но отличаются меньшей инерционностью и меньпгей зависимостью чувствительности от приложенного напряжения. зн ю Е Ы ОПО Е Е ы 50 в Ы й00 поток соето 000 000 Донна болньб нм Рнс. 34. Спектральная кривая чунсгзнтельносгн селеноного фотоэлемента с заннрающнм слоем.
Рнс. 33. Схема селенозого фотоэлемента: г — юэзэзныа электрод; 3 — пэнтнрэээдннк кз сэденэ; 3 — мэгэнкнчээкээ кольцо; З вЂ” эзэкгрэд нз гэнкэгэ ээээ ээзэгэ, З вЂ” гэдьээнэыэгр. 70 В основе работы фотосопротивзений лежит уменьшение сопротивления вещества под действием излучения определенной длины волны. В этом случае могут применяться различные полупроводники, пз которых чаще всего используются таллофид (сплав сульфида и окиси таллия), сульфид свинца и селен. Таллофидные и сернисто- свинцовые фотосопротивления более чувствительны в инфракрасной области спектра, однако применение их ограничено. При работе с фотоэлементами следует вметь в виду следующие обстоятельства, влияющие на точность и воспроязводимость результатов.
1. Спектральная и интегральная чувствительность фотоэлемента со временем уменьшается (у селенозых фотоэлементов чувствительность по истечении одного года понижается не более чем на 1%) и при большой эксплуатационной нагрузке «старение» фотоэлемента вызывает необходимость его замены. 2. Лля фотозлем . Л ф . ементов характерно явление «утомления», т. е, при длительном непрерывном освещении уменьшение силы фототока фотоэлемента достаточно ярким светом, Поэтом воск оизво имых оэтому для получения производимых результатов во время работы для фотоэлеме необходим «отдых», т.
е, в отоэлемента Об р х», т. е, временное прекращение его облучения ычно при аботе с фот р р ф оэлементами создают постоянную периодичность его облучения и «отдыха». его поверхности поэтом 3, Чувствительность фотоэлемента бывает неодин н одинаковая по всей оверхностн,поэтому для получения воспроизводимых и точных результатов необходимо так поставить осветитель, чтобы п и па аллельных изме ениях всег а р д освещался один и тот же участок поверхности фотоэлемента, причем площадь этого участ ка не должна быть , чем, см .
ногда равномерная освещенность фотоэлементов достигается использованием матозых рассеивателей, 4. Для того чтобы наблюдалась линейная зависимость меж силой фототока во внешн " ей цепи фотоэлемента и интенсивностью ду падающего на него свет оного потока, сопротивление гальваномет а должно быть по возможно т с и малым и не должно превышать внутрентра него сопротивления фотоэлемента.
мерений на участке шкалы О, 85 — 0,52 (по шкале светопропускания— 70 — 30«гс) выше, чем при измерении на левом барабане, 3 2 1 2' 3 4 5' з' 18 14 а Фотоколориметры Современные фотоколориметры ФЭК-М, ФЭК-Н вЂ” 52, 5, ФЭК вЂ” 56 являются в х двухлучевыми приборами с двумя фотоэлементами и имеют одинаковые принципиальнь е, К схемы, онструкция прибо ов предусматривает уравнивание интенси вности двух световых потоков Р при помощи переменной щелевой диафрагмы, Фотоэлектрический колориметр ФЭК-М. Вн " ф 35 П „„ „„ " ",,ри"цнии"'"'я схема прибора приведеяы на потоки от лампы — о рис., ринцип действия прибора состоит в следующе щем: световые 1 — осветителя 1 направляются на зеркала д и д', затем проходят через светофильт ы 4 4' бз р и ' в кюветы с растворами 6 тами и и попадают на селеновые фотоэлементы 9 и 9'.
П ф на пути левого светового потока номе ены к г и '. еред фотоэлемен- метрические клинья 10 и 11 омещены круговые фото- щелевая дна агма 19 и, а на пути правого светового потока— фр ., связанная с отсчетными барабанами 19, а отсчетных барабанах имеется две о птических плотностей и черная — шкала коэ и две шкалы: красная — шкала пропускания Т (%).
Фот ая — шкала коэффициентов свето- а . отоэлементы 9 и 9' включены в цепь с галь- ванометром 14 по дифференциальной схеме, т. е. так, что п и падающих на фотоэлементы 9 и 9', ру ся, а стрелочный Изме ения апти используется здесь в качестве нуль-гальваномет трз. ров п оизво ят п и И, р ческой плотности или светопропуск р у ания раствор д т при помощи двух барабанов: правого и левого. Шк оптической плотности левого ного. кала т левого барабана проградуирована от 0 2 ба — Оагга светов оп ск ), р у кания), Шкала оптической плотности правого т до арабана имеет пределы измерений 0,00 — 0,52, й , — , , причем точность из- аО 1З Рис.
35. П рпвципиальиая схема (и) и внешний впд (б) фатакаларпметрл гззК-М з 8 — лампа асвагкчзля; 3 к з' — какдансагары; 8 к 8' — зс кзл; 8 8 — л ; ' ; ' — зсркзлз; к 8' — светоФильтры; — ' — кюветы с рзсгварзмп; 8 к 8 ' — вркзмы; з к 8' — сслснавыс ный барабан, связанный са щсчсвай дкзФрагма щ л' Я д"ФРвгмз, " — Отсчет чсв дкз рагмай; Ы вЂ” гальванометр; ы — шкала пючзгрукоятка защитной шгаркп, перекрывающей свсгавыс пагакк; Ы— мсхзккч к ксррсктар; 88 — переключатель чувсгвпгсль- — нювксгадсрщзтелщ 81 — псрсключзгзль светофильтров. Для определения концентрации раствора обычно пользуются шкалой оптической плотности, При помощи левого барабана измерения оптической плотности производят следующим об 1.
М разоли еханическим корректором 18 устанавливают ст елк гальваномет а на н л Р у. евое деление шкалы; затем включают лампу 6 Звкзз 1516. осветителя 1, вводят нужные светофильтры и на пути обоих световых потоков помещают кюветы с нулевыми растворами (стр. 91), Полностью открыв щелевую диафрагму 12 (вращением отсчетного барабана 13 устанавливают шкалу оптической плотности на нулевое деление), при помощи круговых фотометрических клиньев 10 и 11 добиваются равенства обоих световых потоков, т. е, фотометрического равновесия, когда стрелка гальванометра 14 устанавливается на нулевом делении шкалы, Затем в кювету на пути левого светового потока, вместо нулевого раствора, наливают окрашенный раствор (исследуемый или стандартный), Фотометрическое равновесие при этом нарушается, вследствие поглощения света окрашенным раствором.
После этого световые потоки вновь уравнивают, уменьшая при помощи щелевой диафрагмы интенсивность правого светового потока, падающего на фотоэлемент У'. Фотометрического равновесия добиваются вращением левого отсчетного барабана щелевой диафрагмы (диафрагму закрывают) при неизменном положении фотометрических клиньев, Отсчетный барабан в момент установления фотометрического равновесия показывает значение оптической плотности или светопропускания анализируемого окрашенного раствора, 2, В правый световой поток помещают кювету с исследуемым раствором, а в левой — такую же кювету с нулевым раствором, Индекс левого барабана устанавливают на нулевом делении шкалы оптической плотности (100% по шкале светопропускания).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
