Портативный многоканальный спектрофотометр

Портативный многоканальный спектрофотометр для анализа жидкости в потоке и в стационарном состоянии

Представлен портативный многоканальный погружной спектрофотометр, предназначенный для оперативного измерения спектрального пропускания жидкостей и определения их химического состава на основе анализа их спектров поглощения. Прибор может использоваться в лабораторном и проточном режимах.

Спектрофотометр снабжен выносным датчиком кюветой "карандашного" типа, погружаемой в сосуд с исследуемой жидкостью или в поток контролируемой жидкости. Датчик соединён с прибором гибким световолоконным кабелем.

Результаты измерений выводятся на дисплей и накапливаются в памяти микропроцессора или персонального компьютера.

Оптическая схема спектрофотометра(Кликните для масштабирования)

Оптическая схема спектрофотометра

 

Приведены примеры применения спектрофотометра для определения октанового числа бензинов с погрешностью не более 0.5 единиц и процентного содержания спирта в прозрачной и темной алкогольной продукции.

Излучение источника 1 конденсорной системой 2,3 направляется на входной торец световода, представляющего собой три жилы кварцевого моноволокна в пластиковой оболочке. Внешний диаметр жилы 1.24мм, диаметр кварцевого волокна 0.52мм. Излучение по световоду 4 передается к выносной кювете 7. Ее конструкция обеспечивает измерение спектров поглощения жидкости в спокойном состоянии и в потоке с турбулентностью. Для этого на задней (по ходу луча) стенке кюветы устанавливается светорассеиватель. Излучение источника, прошедшее световод выходит из его торца с апертурой 0.3о и падает на рассеиватель 5. Рассеенное излучение с апертурой порядка 160о улавливается центральной жилой световода 6 с внешним диаметром 0.75мм и диаметром кварцевой жилы 0.2мм. При такой конструкции кюветы смещение вершины индикатриссы излучения по приемному торцу световода не приводит к заметным колебаниям сигнала.

Второй конец приемного световода устанавливается в полихроматоре на месте входной щели и выполняет ее функции. Выходная апертура световода и взодная апертура полихроматора согласованы.

Полихроматор построен на основе вогнутой неклассической дифракционной решетки 8 300штр/мм с радиусом кривизны подложки R=100 мм по схеме с плоским полем. Площадь заштрихованной поверхности 25х20мм2. Компенсация аберраций по полю фокусировки спектра произведена за счет нерегулярности шага нанесения штрихов и криволинейности самих штрихов.

Приемник излучения - фотодиодная линейка 9 устанавливается в плоскости фокусировки спектра. Выбор фотодиодной линейки обусловлен необходимостью динамической регистрации спектров с малым временным интервалом, для чего эффекты "памяти" фотоприемника должны отсутствовать. Малое время регистрации одного спектра обеспечивает малые погрешности при исследовании потока жидкости, а также позволяет изучать динамику быстропротекающих процессов в стационарной жидкости. Одномоментная регистрация всего спектрального интервала позволяет применять прибор с проточно-инжекционной системой подачи пробы и автоматизацией процесса измерения.

Управление приемником излучения, считывание, обработка информации и представление ее на экране ЖК дисплея осуществляет встроенный контроллер. Информация также может быть передана во внешний персональной компьютер для дальнейшей обработки и хранения.

Разработанное программное обеспечение позволяет:

  • проводить качественный и количественный анализ по спектрам поглощения;
  • строить градуировочный график;
  • выделять и отбраковывать результаты параллельных измерений, выходящих за заданный предел СКО;
  • создавать и редактировать аналитические методики;
  • выводить спектры в формате электронных таблиц EXCEL, что дает возможность пользователю производить обработку результатов по своей методике. Подобная функция удобна в случае применения прибора в научных исследованиях, где часто приходится использовать нестандартные методы обработки и представления результатов анализа.

    Применение спектрофотометра для контроля октанового числа бензинов и крепости алкогольной продукции

    Калибровка спектрофотометра по эталонным бензинам(Кликните для масштабирования)

    Калибровка спектрофотометра

    по эталонным бензинам

    Калибровка спектрофотометра по светлой и темной алкогольной продукции(Кликните для масштабирования)

    Калибровка спектрофотометра по светлой

    и темной алкогольной продукции

    Сопоставление результатов определения спирта в алкоголе спектрофотометрическим методом и перегонкой

    ПробаОписаниеКонцентрация по методу, об.%
    спектр.перегонка
    Нектаркрасное, полусладкое10,3±0.810,1±0.5
    Изабеллакрасное, полусладкое9,2±0.89,2±0.5
    Хересмарочное, сухое15,8±0.715,1±0.6
    Самарская охотанастойка горькая39,1±0.939,8±0.5
    Рислингсухое11,8±0.811,6±0.5
    Земфираполусладкое16,8±0.717,2±0.6
    Черный кардиналкрасное, полусладкое16,1±0.917,0±0.5
    Черный принцкрасное, сухое16,7±0.817,3±0.6

    Нагулин К.Ю., Нагулин Ю.С.*, Сунцов А.А.**

    Казанский государственный университет,

    ЦКБ "ФОТОН"*, ООО "ЦЕРЕРА"**