1光电比色计原理

当一束单色光通过某溶液时,一部分光能被吸收,光的强度被减弱了,光强度与溶液浓度之间的关系可用博朗一比尔定律表示:

根据郎伯一比尔定律,当被测溶液液层的厚度(L)-定时,溶液中物质的浓度(c)与吸光度(E)成正比。即浓度越大,颜色越深,吸收光的程度就越大,这时光的强度就越小。将光强度通过光电池转换成电流,从电流的大小来指示被测物质的吸光度,然后与标准溶液相比较,便可知被测溶液的浓度。

2.光电比色计的构造与使用

(1)光学系统

光电比色计的光学系统如图7-8所示。从灯泡1发出的光,经反射镜2反射后,透过吸热玻璃片3和滤光片4,再通过比色皿5内的溶液,到达光电池6上,光电池受到光的照射后所产生的光电流由检流计7测出。

光源：比色计一般是用钨丝灯泡作为光源,光源电压必须稳定,通常1由蓄电池或稳压电源提供6~12V的电压。

渡光片：渡光片是一种有色玻璃,白光通过它以后可以近似成为単色光。常用的渡光片的颜色有3~9种。根据被测溶液的颜色,按照光的互补原理来选择滤光片。例如高観酸钾溶液为紫红色,它选择吸收最多的是绿色光,所以要选择绿色滤光片。表7-l0列出了溶液的颜色与滤光片颜色的选择。

比色皿：比色皿也称比色槽,是由透明无色耐腐蚀的平板光学玻璃或石英制成的。一般比色计中都配有不同光径长度(0.5,1,2,3,5cm等)的成套比色皿。为了提高测定的准确度,要在测定之前对比色皿进行选择,其方法如下:向同一规格的数只比色皿中分别注入蒸馏水,以其中任一只比色皿作为空白,在440nm的波长(蓝色)上分别测定它们的通光率,要选择透光率之差小子0.5的。

光电池比色计中常用的是硒光电池。它是由半透明的氧化镉膜、半导体晒及痛铁(或铝箔)底膜组成,如图7-9所示。

当光线透过半透明膜照射到半导体硒上时,西中便有.电子逸出,由于半导体的単向导电性能,电子则由硒流向金属底膜。晒光电池可测的光谱区是可见部分,范围为380~750nm,其中对波长560nm的光最灵敏。所以对红外光、紫外光不适用,而特制的光电管对红外光、紫外光敏感。

国产的几种光电池的规格性能见表7-11。

光电管：其构造是在真空管内装有明、阳两极,阴极表面涂有光电发射材料。受到光照射后,就发射出电子,在两极[可施加电压后,则阳极吸收电子形成电子流,其电子流随光强度而变化。用光电管可以测量微弱的光。国产的GD-5型光电管,其明极表面镀有锑锌材料,它对紫外光敏感,可测波长范围为200~625nm;GD-6型光电管,其明极表面镀有银链材料,对红外光敏感,可测波长范围为625~1000nm。光电倍增管的灵敏度更高,这种光电管可将极微弱的光线转换成较大的电流。

检流计：光电比色计中常用的检流计是复式光点反射检流计,灵敏度为10^-8~10^-9A/mm。其标识刻度有两种,一是百分数表示的透光率r%,一是吸光度i(或消光度)。二者之间为负对数关系如图7-10所示。

(2)操作

以581_G型光电比色计为例。将仪器安放在稳固的工作台上,将选择开关和粗细两个旋扭转至“0”位上,再接电源线。电源电压应符合仪器要求,交流电源描座应有接地端,对地电阻应小于10Ω。

选取滤光片,将其描入渡光片描孔内。将盛有空白液及待测溶液的比色皿放入滑动板的糟内,同时用遮光差差上比色皿。

检流计调零:将选择开关拨至“1”,转动零点调整旋扭,使检流计的光点恰好对在透光度的“0”刻度上。

空白溶液校正:将空白溶液置于光路中,将选择开关拨至2”,调节组调旋扭,使检流计光点接近透光率“100”,再用细调旋扭调节,直至检流计光点恰在“100”上。

测量操作:将盛有待测溶液的比色皿轻轻推到光路中,直接在读数标尺上读数。上部标度为透光率(T),下部标度为吸光度(E)。

测定完学将选择开关拨至“0”位,粗、细调节旋扭转至“0”位,拔下电源括头。

(3)注意事项

仪器要在常温、干燥、无腐蚀性气体环境中使用。

不能在无滤光片时接通光源。测定过程中若暂不测定时,可将选择开关拨至“1”,使光电池不受光照。

要注意保护比色皿的透光固,不能用手般及透光面,若沾有污物时,用擦镜纸轻轻擦拭。用完后的比色皿要及时清洗,先用白来水、再用蒸简水清洗,必要时用稀盐酸、稀硝酸及适当的溶剂清洗,切勿用清洁剂、强氧化剂(如K₂Cr₂〇₇洗液)及碱液洗。

超过光电池的使用寿命或意外原因使光电池失效后,需进行更换。由于每个光电池的灵敏度有差异,所以更换后要重新做工作曲线。

欲移动比色计时,先将开关拔至“0”位(此时检流计呈短路状态)。

(4)常见故障及排除

光电比色计常见的故障、故障原因及排除方法见表7-l2。