(3)
Вимірювання оптичної густини розчину необхідно проводити при довжині хвилі Хмах, яка відповідає максимальному поглинанню світла досліджуваним розчином. При цьому досягається найбільша чутливість і точність визначення (Хмах знаходиться експериментально). Значення Хмах вказується в методиках.
Для визначення питомого показника поглинання готують ряд стандартних розчинів з відомою концентрацією досліджуваної речовини в даному розчиннику і для кожного вимірюють оптичну густину, потім розраховуються значення питомого показника поглинання. Знаючи величину питомого показника поглинання і на основі визначеної оптичної густини розчину аналізуємої речовини невідомої концентрації, можна розрахувати її вміст по формулі:
(4)
При виборі розчинника важливо, щоб він не поглинав в тій же області спектра, що і розчинена речовина.
Спектрофотометрія – визначення кількості речовини в забарвленому або в незабарвленому розчині по вимірюванні світопоглинання хвиль певної довжини. Світопоглинання вимірюють з допомогою фотоелемента по зміні сили фото потоку, який виникає в ньому, при падінні на фотоелемент світлового потоку, який пройшов через контрольний, а потім досліджуваний розчин. Вимірювання світопоглинання проводять в приладі спектрофотометрі, кварцева призма якого виявляє монохроматичні пучки спектра, які відповідають забарвленню розчину досліджуваної речовини.
Прилад має 3 джерела світла; лампа накалювання, воднева і ртутна лампа. Світло від джерела падає на дзеркальній конденсор , який збирає його і направляє на плоске дзеркало . Дзеркало відхиляє пучок променів на 900 і направляє його через лінзу у вхідну щілину , через яку світло проникає на дзеркальний об’єктив .я кий являє собою сферичне дзеркало.
Від дзеркального об’єктива паралельний пучок променів попадає на кварцеву призму , яка розкладає його в спектр (диспергує). Диспергований пучок направляється знову на об’єктив і фокусується ним на вихідній щілині , яка розміщена під вхідною щілиною. Обертаючи кварцеву призму, можна одержувати на виході світла різних довжин хвиль. Довжина хвилі залежить від кута повороту призми.
Монохроматичні промені, пройшовши щілину , кварцеву лінзу і світлофільтр, який поглинає розсіяне світло , попадають в кювету з контрольним чи досліджуваним розчином . Тут частина світла поглинається, а промені, які пройшли через розчин попадають на фотоелемент .
Методика визначення спектрофотометрії.
Включення приладу у сітку проводиться згідно інструкцію.
Після включення освітлювача (Л) лампи накалювання чи водневої лампи, які встановлюються переключателем, який знаходиться на задній частині кожуха, і підсилювача в електричну сітку слід:
1) встановити в кюветодержачі кювети з контрольним і досліджуваним розчином, помістити кюветодержач в кюветний відділ таким чином, щоб на шляху потоку випромінювання знаходився контрольний розчин (кюветодержач повинен бути повернутий білою точкою до працюючого), закріпити його пружинячи зажимом, закрити кришку кюветного відділу.
2) Поворотом рукоятки шкали довжини хвиль встановити на шкалі значення необхідної довжини хвилі;
3) Рукояткою установити в робоче положення фотоелемент;
4) Поставити переключатель в положення „викл.” І закрити фотоелемент, поставити шторку в положення „закр.”;
5) Рукоятку держача світофільтрів установити на вказівник відповідного світофільтра;
6) Поставити рукоятку в одне із положень – 1, 2, 3 чи 4. Потрібно мати на увазі, що якщо потрібно вимірювати з великою чутливістю і можна знехтувати зниженням монохроматичності і працювати з широкою цілиною, то необхідно поставити рукоятку в положення 1; якщо, навпаки, необхідно працювати з вузькою щілиною, то проводяться вимірювання при положенні 4.
7) Скомпенсувати темновий потік рукояткою грубо і плавно регулювання, підводячи стрілку міліамперметра до нуля;
8) Відкрити фотоелемент, поставити рукоятку в положення „відкр.”;
9) Змінюючи ширину щілини обертання рукоятки , установити стрілку міліамперметра на нульове значення, більш плавно це може бути зроблено поворотом рукоятки потенціометра чутливості ;
10) Установити на шляху випромінювання досліджуваний зразок, переміщаючи каретку з кюветодержачем рукояткою ;
Поставити переключатель в положення І поворотом рукоятки відлікового потенціометра, відновити нульове положення стрілки міліамперметра. По шкалі цього потенціометра зняти відлік оптичної густини (верхня шкала) або проценту пропускання (нижня шкала). Відлік потрібно зробити 3-4 рази; за значення береться середній результат.
Лазерний атомно- фотоіонізаційний спектральний аналіз
На сьогодні актуальною для фармації є розробка нових аналітичних методів визначення ультранизьких вмістів елементів в різних речовинах . Це зумовлено тим, що сьогодні для вирішення великої кількості задач фармації, технології високочистих матеріалів, геології та геохімії, токсикології, екології та ін. потрібний контроль вмісту деяких елементів в речовині на рівні 10-8 – 10-11%. В деяких випадках таку чутливість аналіза можуть забезпечити традиційні аналітичні методи або їх модифікації: атомно- абсорбційна і атомно- флуорисцентна спектрометрія, нейтронно- активаційний аналіз, іскрова масс- спектроскопія та інші. Проте в більшості випадків чутливість обмежена рівнем 10-7 %.
Очевидний інтерес для аналітичного застосування являють собою лазерні методи детектування одиничних атомів. Вони засновані на методі лазерного збудження флуорисценції атомів і методі лазерної ступінчатої резонансної фотоіонізації атомів. Проте для прямого використання цих методів в аналітичних задачах необхідно вирішити ряд супутніх проблем. Оскільки задача визначення ультранизьких слідів елементів в аналізованій речовині складається з трьох послідовних етапів:
1. Отримання вільних атомів елемента;
2. Транспортування цих атомів в область лазерного променя;
3. Детектування атомів з допомогою лазерного випромінювання;
СХЕМИ СТУПІНЧАТОЇ ФОТОІОНІЗАЦІЇ.
В методі лазерної багатоступінчатої фотоіонізації атоми збуджуються лазерним випромінюванням в проміжний високолежачий стан в одну або декілька ступенів, а потім здійснюється фотоіонізація тільки збуджених атомів. За шляхом іонізації атома з проміжного стану в методі ступінчатої фотоіонізації можна виділити умовно три підхода:
1. Нерезонансна фотоіонізація збудженого атома в контініум.
2. Іонізація атома з рідберговського стану електричним полем в результаті зіткнення з частинками буферного газу та інше.
3. Резонансна фотоіонізація збудженого атома шляхом збудження в вузький автоіонізаційний стан.
1. Іонізація на переходах в континіум.
При такому способі збуджений атом іонізується допоміжним лазерним випромінюванням або випромінюванням, що використовується на одному з ступенів резонансного збудження. Для ефективного збудження і подальшої фотоіонізації збуджених атомів густини енергії імпульсів повинні задовольнятися наступні вимоги, що є частими випадками загальних умов:
Фзбуд≳ Ф нас збуд=Ћɷзбуд /2sзбуд, Фіон≳ Ф нас збуд=Ћɷіон /2sіон,
Для іонізуючого імпульса густини енергії насичення Ф нас збуд лежить в межах 0,01-1 Дж/см2 (для збуджуючих імпульсів відповідні значення Ф нас збуд в 2sзбуд /sіон, разів менше). Такі параметри лазерного випромінювання досягаються існуючими лазерами, коли потрібна частота повторення імпульсів не перевищує декількох десятків герц.
2. Іонізація через рідберговський стан.
В цьму методі, атом з проміжного стану збудження підходить під границю іонізації в рідберговський стан і потім іонізується імпульсом електричного поля. Дослідження продемонстрували, що рідберговські атоми мають унікальну властивість порівняно легко іонізуватись в електричному полі незалежно від виду атома. Причому кожний рідберговський стан характеризується своїм значенням критичного електричного поля, поблизу якого іонізація має пороговий характер. При напруженості електричного поля, критичної для даного рідберговського стану, збуджені в такий стан атоми іонізуються з виходом іонів, близьким до одиниці. При цьому зріз іонізіції атома з проміжного стану визначається зрізом його резонансного збудження в рідбергівський стан. Цей зріз на декілька порядків перевищує зріз нерезонансної іонізації в континіум. Збудження атома в рідбергівський стан можна здійснювати в дві або три ступені випромінюванням імпульсних лазерів на барвниках, що синхронізовані один з одним. Обрання схеми збудження залежить від конкретного атома.
3.Іонізація через автоіонізаційний стан.
Ще однією можливістю підвищення зрізу фотоіонізації атома є збудження на останній стадії в автоіонізаційний стан. Автоіонізаційний стан (АС)- це стани дискретного спектра, зумовлені збудженням внутрішніх електронів атома і що лежать вище границі іонізації атома, тобто в континіумі. Для багатоелектронних атомів такі стани можуть бути достатньо вузькими, і зріз такого автоіонізаційного перехода може на декілька порядків перевищувати зріз нерезонансної фотоіонізації. З іншого боку, навіть при досить малій ширині автоіонізаційного стану, близько ≈0,01 см-1 , час його життя по відношенню до розпаду в контініум складає наносекунди. Відповідно, при збудженні такого стану лазерним імпульсом з типової тривалості 10-8 секунд буде проходити його ефективне спустошення на протязі лазерного імпульсу. Це забезпечує досягнення граничного абсолютного виходу іонізації ηіон =1.