Анализде қолданылатын құрылғылар

Фотометриялық әдісте жарық энергиясын электр энергиясына айналдыратын фотоэлементтер қолданады. Фотоэлементте пайда болған сигнал (J) түскен жарық шоғының интенсивтілігіне (I) тікелей пропорционалды болуы керек:

 

(14.5)

 

Бұндағы, – фотоэлементтің сезімталдығын көрсететін тұрақты мән. (14.5) теңдіктен:

және (14.6)

теңдігін алуға болады.

Бұндағы, J және J_{о –} анықталатын және салыстырмалы ерітінділерден өткен жарық фотоэлементке түскенде пайда болатын электрлік сигнал, яғни электр тогы. (14.6) – теңдіктегі мәндерді Бугер-Ламберт-Бер теңдігіне қойсақ:

Фотометриялық әдісте көп жағдайда вентильді фотоэлементтер қолданылады. Вентильді фотоэлемент беті тегіс және жартылай өткізгішпен қапталған Cu не Ғе электродынан тұрады. Жартылай өткізгіш ретінде Se, Tl₂S, Ag₂S, Cu₂O және т.б. қолданылады. Жартылай өткізгіштің бетіне екінші электрод ретінде жұқа алтын, күміс не қорғасын пластинкасы жапсырылады (14.22-сурет).

–

+

14.22-сурет. Вентильді фотоэлементтің сұлбасы: 1 - темір не мыс электроды; 2-селендіжартылай өткізгіш; 3 - металдық сақина; 4- жұқа қабатты алтын (күміс, қорғасын) электроды; 5- гальванометр

 

Осындай фотоэлементтің бетіне жарық энергиясы түскенде тізбекте электр тогы пайда болады.

Вентильді селенді фотоэлемент көрінетін жарық толқындарын қабылдайды (14.23-сурет).

λ, нм

14.23-сурет. Фотоэлементтердің спектральды сипаттамасы: 1 – селенді; 2 – күкіртті-күмісті.

 

Ерітіндінің жарықты жұту қабілетін өлшейтін құралдардың классификациясы:

1. Жарық шоғын монохроматтандыру әдісіне байланысты: а) призмалық монохроматорлары бар аспаптар – спектрофотометрлер; б) жарықсүзгілерін пайдаланатын аспаптар – фотоэлектрколориметрлер.

2. Өлшеу әдістеріне байланысты: а) бір иықты, яғни жарықты тікелей өлшеу сұлбасы бар ФЭК-тер (14.24-сурет) және б) екі иықты, яғни жарықты компенсациялық әдіспен өлшеу сұлбасы бар ФЭК-тер (14.25-сурет):

1 2 3 4 5 6 7

4'

 

14.24-сурет. Тікелей әдіспен өлшейтін біриықты фотоэлектро­колори­метрдің сұлбасы:

1 – жарық көзі; 2 – линза; 3 – жарықсүзгісі; 4, 4' – салыстырмалы және анықталатын ерітінділер құйылған кюветалар; 5 – фотоэлемент; 6 – күшейткіш; 7 – өлшегіш аспап (гальванометр).

4'

5'

5

6'

7'

9

8

7

6

С

Бұл құрылғыны пайдаланғанда алдымен қажетті жарықсүзгісін таңдап алады, содан кейін аспапты электрлік нөлге келтіреді. Жарық шоғының жолына салыстырмалы ерітінді құйылған кюветаны (4) қояды да, көмекші диафрагманы пайдаланып өлшейтін аспапты оптикалық нөлге келтіреді. Содан кейін жарық шоғының жолына фотометрлейтін ерітіндіні (4') қояды.

 

14.25-сурет. Компенсациялық әдіспен өлшейтін екі иықты фотоэлектрколориметрдің схемасы. 1 – жарық көзі; 2 – жарық сүзгісі;

3 – линза; 4, 4 ' – айналар; 5, 5 ' – салыстырмалы және фотометрлейтін ерітінді құйылған кюветалар, 6, 6 ' – саңылаулы диафрагмалар; 7, 7 ' – фотоэлементтер; 8 – күшейткіш; 9 – нөл-индикатор (нөл-гальванометр).

 

Алдымен құрылғыны электрлік нөлге келтіреді, содан кейін екі жақтан өтетін жарық шоғының жолына таңдап алған жарықсүзгілерін қояды. Оң жақтағы өлшеу барабанының (6') шкаласын нөлге қояды. Сол жақтағы жарық шоғының алдына салыстырмалы ерітінді құйылған кюветаны (5) орналастырадыда, оң жаққа фотометрлейтін ерітіндіні (5') қояды. Фотометрлейтін ерітінді жарықты көбірек жұтуы нәтижесінде фотоэлементке (7') түсетін жарық шоғының интенсивтігі аз болады да, фотометриялық тепе-теңдік бұзылады. 6-шы барабанды бұрау арқылы сол жақтан өтетін жарық шоғын азайтып, екі жақтан өтетін жарықтың интенсивтігін теңестіреді, яғни гальванометрдің стрелкасын нөлге келтіреді. Екі фотоэлементке түскен жарықтың интенсивтігі тең болса, пайда болған токтың мәні де тең; екі ток бір-біріне қарама-қарсы бағытталғандықтан, олар бірін-бірі жояды да, гальванометр нөлді көрсетеді. Содан кейін оң жақтан өтетін жарық шоғының жолына салыстырмалы ерітіндіні (5) қойғанда фотометриялық тепе-теңдік тағы бұзылады, себебі фотоэлементке (7') түсетін жарық артады. Оң жақтағы өлшейтін барабанды (6') бұрап гальванометрді тағы нөлге келтіреді. Жұтылған жарықтың мөлшерін оң барабанның шкаласымен анықтайды.