醫(yī)用化學(xué)/比色測量儀器
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（一）比色測量儀器的基本部件
比色測量儀器一般包括以下五大部件（圖8-4）。
圖8-4 比色測量儀器部件示意圖
1．光源
在光電比色計和可見光分光亮度計中，采用6～12V的鎢燈，其最適宜的波長范圍是360～1000nm，為使光的強(qiáng)度穩(wěn)定，須用穩(wěn)壓裝置來穩(wěn)定電壓。
2．波長控制器
在光電比色計中采用濾光片作為波長控制器。濾光片是有色玻璃片，其作用是從光源發(fā)出的連續(xù)光譜中分出實(shí)驗(yàn)所需的某一特定波長范圍的光，即獲得適當(dāng)波長的近似單色光。
選擇濾光片的原則是濾光片最易透過的光，也就是溶液最易吸收的光。即濾光片的顏色與溶液的顏色應(yīng)互為補(bǔ)色，這是因?yàn)橛猩芤簩λ幕パa(bǔ)色光有最大的吸收。581-G型光電比色計通常只有紅、綠和藍(lán)三塊濾光片。例如，要測定KMnO4溶液，就應(yīng)選用綠色濾光片。
分光光度計采用單色器來控制波長。它可以把連續(xù)波長的光分解，從中得出任一所需波長的更純的單色光。單色器包含有狹縫調(diào)節(jié)、透鏡系統(tǒng)以及色散元件。
圖8-5為自準(zhǔn)式單色光器。光源發(fā)出的光經(jīng)入射狹縫由凹面準(zhǔn)直鏡反射后的平行光投在棱鏡上，經(jīng)棱鏡色散后的光又經(jīng)準(zhǔn)直鏡反射到出射狹縫，轉(zhuǎn)動棱鏡便可在出射狹縫得到所需波長的單色光。
圖8-5 自準(zhǔn)式單色光器示意圖
圖8-6 硒光電效應(yīng)示意圖
3．吸收池
吸收池供比色時盛溶液用，它是用無色透明、厚度均勻的玻璃制成的。其透光的兩面嚴(yán)格平行。同一系列的測定中，所用的比色皿必須配套，即同一配套比色皿盛有同一溶液在同一波長時測得的透光率誤差不得越過0.5%。實(shí)驗(yàn)時可根據(jù)溶液的濃度不同選擇。0.5,1.0,2.0,3.0cm不同規(guī)格的比色皿。比色皿要保持清潔，透光面要注意保護(hù)，不得用手直接接觸或用粗糙的濾紙擦拭，以免劃傷表面，影響吸收程度。若外壁有液珠，應(yīng)用濾紙吸干后再用擦鏡紙擦凈。
4．光電轉(zhuǎn)換器
它是將光能轉(zhuǎn)換成電信號的器件，常用的有光電池和光電管。
光電池常用的硒光電池如圖8-6，適用 于380～750nm波長范圍。當(dāng)光線照射到光電池時，電子從半導(dǎo)體表面逸出。由于硒的半導(dǎo)體特性而在電路中產(chǎn)生光電流。將光電池與一個靈敏檢流計相聯(lián)，在照射光強(qiáng)度不太大且外電路電陰很小時，光電流大小與照射光的強(qiáng)度成正比。因此可根據(jù)光電流的大小測量透過溶液的光強(qiáng)度。
硒光電池的優(yōu)點(diǎn)是光電流較大，可不必經(jīng)過放大而直接用靈敏檢流計測量。有時當(dāng)光電池受強(qiáng)光照射或連續(xù)使用時間太長時，容易產(chǎn)生“疲勞”，這時需使其在暗的狀態(tài)下暫作恢復(fù)，方可繼續(xù)使用。
光電管由封裝在真空透明管中的一個半圓柱型陰極和一個絲狀陽極組成（圖8-7）。陰極凹面有光電發(fā)射材料層，被光照射可發(fā)電子。當(dāng)兩極間加有電壓時，發(fā)射出來的電子就流向陽極產(chǎn)生光電流。發(fā)射出的電子數(shù)目與射在該表面上光束的強(qiáng)度成正比。光電管產(chǎn)生的電流啼弱，經(jīng)放大器放大后可由微安電表直接指示出吸光度或透光率。
圖8-7 光電管線路示意圖
圖8-8 吸光度和透光率標(biāo)尺
5．檢流計
用光電池作光電轉(zhuǎn)換器的比色測量儀器中，檢流計一般采用懸鏡式光電反射檢流計，其靈敏度較高，能測量10-9A（安培）的電流。檢流計有吸光度A和百分透光率T（%）兩種刻度標(biāo)尺，可直接讀數(shù)（圖8-8）。
標(biāo)尺上透光率T是等分的而吸光度A的刻度是不均勻的。透光率T可用小數(shù)或百分率表示。A與T的關(guān)系可推導(dǎo)為：
例如，已知某溶液對某一波長的光吸光度為0.04，其透光率可由下面方法求得。
0.04=-lgT
lgT=-0.40
T=0.398=39.8%
又如,已知某溶液對某一波長光的透光率為65%,吸光度為:
對于用光電管作光電轉(zhuǎn)換器的儀器,由于加了放大器,可方便地連接微安電表、記錄儀，數(shù)字顯示器等指示器，也可以調(diào)節(jié)電橋平衡的方式讀數(shù)取數(shù)據(jù)。
（二）比色測量儀器
1．光電比色計
光電比色計用光電池和檢流計測量透射光的強(qiáng)度并直接可讀出百分透光率T（%）或吸光度A。圖8-9是581-G型光電比色計的示意圖。它是利用濾光片把鎢燈產(chǎn)生的白光中與測定無關(guān)的光除去，使入射光盡可能是接近溶液補(bǔ)色的單色光，從而提高了比色分析的準(zhǔn)確度。
圖8-9 581-G型光電比色計光學(xué)線路示意圖
圖8-10 721型分光光度計光學(xué)系統(tǒng)示意圖1.光源 2.,8.聚
光透鏡 3.棱鏡 4.準(zhǔn)直鏡5.,11.保護(hù)玻璃 6.入射狹縫 7.
平面鏡 9.吸收池10.光門 12.光電管 13.光柵
2．721型分光光度計
721型分光光度計的工作波長范圍為360-800nm。采用真空光電管作為光電能量轉(zhuǎn)換元件，在整個可見光區(qū)都比較靈敏。同時采用晶體管放大電路和電表直讀結(jié)構(gòu)，儀器的靈敏度和穩(wěn)定性都比較好。
圖8-10為721型分光光度計的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。由光源發(fā)出的連續(xù)輻射于聚光鏡上，經(jīng)平面鏡轉(zhuǎn)角90度反射到入射狹縫，射入單色器。入射光經(jīng)過準(zhǔn)直鏡反身射在出射狹縫上，再經(jīng)過聚光透鏡后進(jìn)入比色皿。經(jīng)溶液吸收后的透射光通過光門照射在光電管上轉(zhuǎn)換為光電流信號，經(jīng)過入大后輸入檢流計，由電表直接顯示吸光度。
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