Фотометрические методы контроля

Для получения света  видимой области спектра применяют  обычные лампы накаливания. Для  получения света инфракрасной области  спектра применяют глобар-стержень из карбида кремния или штифт  Нернста – стержень из смеси окислов  редкоземельных элементов. Эти стержни при накаливании их электрическим током до 1200 – 2000⁰С испускают интенсивный поток инфракрасных лучей. При всех фотометрических измерениях необходим устойчивый поток световых лучей. Это обеспечивается в первую очередь стабильным режимом накаливания. Поэтому лучшие модели фотометрических приборов обязательно снабжены стабилизатором напряжения, налагаемого на источник лучистого потока. Контроль за работой стабилизатора целесообразно вести путём измерения силы тока, проходящего через осветитель, или напряжения, которое на него подаётся. В некоторых случаях, когда эти приборы отсутствуют в фабричных моделях, их подсоединяют дополнительно. Кроме того, за стабильностью работы осветителя можно наблюдать и при помощи узла определения интенсивности света.

Монохроматизация света  может быть осуществлена при помощи:

светофильтров

призм

дифракционных решёток

Светофильтрами называются среды, способные пропускать лишь определённые области спектра. Обычно в фотоколориметрах используются в качестве светофильтров стёкла.

Зная максимум поглощения вещества, можно выбрать такой  светофильтр, который пропускал  бы только лучи, поглощаемые раствором, и задерживал бы все остальные. Чаще всего удаётся только приблизительно выделить при помощи светофильтра нужную область спектра.

В некоторых конструкциях, например в монохроматоре СФ-9, применяется  двойная Монохроматизация. Сначала  световой поток монохроматизируется  при помощи кварцевой призмы, а  затем более тонкая Монохроматизация достигается при помощи дифракционной  решётки. В узел монохроматизации входят также ряд линз для усиления пучка света, диафрагмы для выделения узкого пучка монохроматического света, зеркала и призмы для изменения направления светового ручка и другие детали, не имеющие принципиального значения. Сюда же относятся механизмы для поворота призм и решёток. В некоторых конструкциях они связаны с самописцами для записи фототоков, благодаря чему в процессе измерения оптической плотности получают одновременно спектрофотометрическую кривую зависимости оптической плотности от длины волны.

Узел кювет наименее сложный по устройству. Кюветы должны быть изготовлены из материала, хорошо пропускающего лучи света, интенсивность  которых измеряется. Для лучей  видимой области спектра –  это стекло, для ультрафиолетовых лучей – кварц. При работе с инфракрасными лучами применяют кюветы со стенками из плавленого хлорида серебра, часто вместо растворов исследуемых веществ применяют таблетки из этих веществ с бромидом калия. Кюветы бывают самых разнообразных форм: прямоугольные, цилиндрические, в виде пробирок, кюветы с быстрым удалением исследуемого раствора и другие.

Фотоумножители. Значительное повышение чувствительности фотоэлементов  может быть достигнуто применением  фотоумножителей. В этом приборе  пучок света, попадая через окошко на катод 1, выбивает из него электроны, которые под влиянием наложенного напряжения отбрасываются на катод 2, выбивая из него новые электроны; возросшее число электронов попадает на катод 3 и так далее. В результате поток электронов в фотоумножителе сильно возрастает. Спектральная характеристика фотоумножителя зависит от природы катода, а чувствительность достигает 6000 – 10000 мкА/лм.

 В узел оценки  интенсивности светового потока  входят также различного типа  диафрагмы для ослабления светового  потока (оптическая компенсация).

 

 

 

 

1.8. Качественный анализ методом фотометрии

 

      Молекулы  различных веществ характеризуются  своей системой энергетических  уровней,

 поэтому спектры  поглощения их будут различаться  по числу полос поглощения, их  положению в шкале длин волн и интенсивности. Этот факт используют для идентификации и проведения качественного анализа веществ, используя для этого значения lmax и emax, которые зависят от природы вещества.

      Ультрафиолетовые  спектры поглощения обычно имеют   две-три и более полос поглощения. Для идентификации исследуемого вещества  записывают его спектр поглощения в различных растворителях и сравнивают полученные данные с соответствующими  спектрами исходных веществ известного состава. Если спектры поглощения исследуемого вещества в разных растворителях совпадают со спектром известного вещества, то делают  заключение об идентичности химического состава этих соединений.

      При  идентификации вещества следует  также обратить внимание на  интенсивность

 поглощения. Очень многие органические вещества имеют полосы поглощения, максимумы которых расположены при одинаковой длине волны, но интенсивности их  различны. Например, в спектре фенола наблюдается полоса поглощения при l = 255 нм, для которой e = 1450. При той же длине волны ацетон имеет полосу  поглощения, для которой e = 17.

  Появление полос  поглощения в электронных спектрах  обусловлено переходами электронов  в

 молекуле вещества  между электронными уровнями  из основного — в возбужденное  состоянии.

 

 

9.  Основные типы электронных переходов

 

      В молекуле  различают:

   а) связывающие  s и p-электроны, которые находятся  на  связывающих s и p-орбиталях;

  б)разрыхляющие s* и  p*-электроны, которые находятся  на разрыхляющих орбиталях;

 в) несвязывающие  n-электроны, которые находятся на несвязывающих п-орбиталях.

На рис. 5.1 изображены основные типы электронных переходов.

Рис. 5.1. Основные типы электронных  переходов в молекул

Различные электронные  переходы требуют неодинаковой энергии  и поэтому могут наблюдаться  при различных длинах волн и иметь различные значения молярного коэффициента поглощения. Для возбуждения s ® s* переходов требуется значительная энергия (УФ в  вакуумной области, l = 100—150 нм), т. к. s — электроны прочно связаны в молекуле. Такие переходы редко реализуются и характеризуются большой интенсивностью. Значительно меньше энергии требуется для осуществления p ® p*-перехода. Они наблюдаются в области 200—250 нм и характерны для молекул ароматических соединений с сопряженными связями. Значение коэффициента молярного поглощения  для этих переходов равно ~104 л · моль-1 · см-1.

   Еще легче возбуждаются  наименее прочно связанные п-электроны,  поэтому п-p* переходам соответствуют  полосы поглощения в области  l = 250—300 нм. Такие переходы характерны  для соединений  имеющих атомы  с неподеленными парами электронов (N, S, O, галогены). Значение e » 100 л · моль-1 · см-1.

 При исследовании  электронных спектров поглощения  органических молекул — чаще  всего имеют место переходы p ®  p* и п ® p*. Все указанные переходы  можно отличить друг от друга,  исследуя влияние кислотности  и природы растворителя на спектр поглощения. Так, например, протонирование затрагивает неподеленную пару электронов, что приводит к исчезновению полосы поглощения п ® p* перехода и абсолютно не влияет на полосу поглощения p ® p* переходов. При увеличении полярности растворителя полоса п ® p* перехода, которая сопровождается увеличением дипольного момента молекул, смещается в область коротких длин волн (гипсохромное смещение), а полоса p ® p*, которая сопровождается уменьшением дипольного момента, смещается в длинноволновую область (батохромное смещение).

 

      Многие  неорганические соединения, которые  имеют d-электроны (преимущественно комплексные соединения), дают в спектре поглощения малоинтенсивные полосы d ® d переходов, которые наблюдаются в  видимой области спектра, коэффициенты молярного поглощения, которых составляют e ~ 10—15 л · моль-1 · см-1. Переходами между d или f-орбиталями обусловлена окраска соединений.

      Из изложенного  следует, что анализ спектров  поглощения веществ в видимой  и УФ областях позволяет сделать заключение относительно их строения. Однако наиболее полная и однозначная информация о строении соединений может быть получена путем исследования их ИК-спектров.

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

Фотометрические и спектрометрические методы анализа применяются для  определения многих (более 50) элементов периодической системы, главным образом металлов. Методами абсорбционной спектрометрии анализируются руды, минералы, объекты окружающей среды, продукты переработки обогатительных и гидрометаллургических предприятий. Эффективно эти методы используется в металлургической, электронной областях промышленности, в медицине, биологии, криминалистике и т.д. Большое значение они имеют в аналитическом контроле окружающей среды и решении экологических проблем. Значительно расширились области практического применения методов абсорбционной спектроскопии благодаря более широкому использованию инфракрасной области спектра и приборов на базе ЭВМ. Это позволило разработать методы анализа сложных многокомпонентных систем без их химического разделения. Простые, быстрые и точные методы анализа имеют огромное значение для исследования различных реакций, установления состава и исследования различных химических соединений. Успехи химии координационных соединений, достижения микроэлектроники, приборостроения дают все основания ожидать дальнейшего повышения точности и чувствительности этих методов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Термины и определения, специфические для cертификации

 

 

В предыдущих разделах упоминалось  о специфических для стандартизации и метрологии терминах. Аналогичная ситуация имеет место и при сертификации. Общие термины приведены в Руководстве ИСО/МЭК 2. Перечислим сущность основных понятий, выражаемых терминами, общепринятыми в сертификации.

Уровень стандартизации - форма участия в деятельности по стандартизации, учитывающая географические, политические и экономические признаки. Уровень стандартизации может быть международным, региональным, национальным, ведомственным.

Регламент - документ, содержащий обязательные правовые нормы, принятые органом власти.

Испытания - техническая  операция, заключающаяся в установлении одной или нескольких характеристик  данной продукции, процесса или услуги. Более подробно, испытание - это экспериментальное  определение количественных и качественных характеристик объекта в условиях эксплуатации, хранения, транспортирования.

Надежность - свойство объекта  сохранять во времени в установленных  пределах значения параметров, характеризующих  способность выполнять требуемые  функции.

Безопасность - состояние  объекта, при котором риск вреда или ущерба жизни, здоровью, имуществу потребителя и окружающей среде ограничен пределами допустимых значений параметров безопасности.

Метод испытаний - установленный  порядок проведения испытаний.

Технический контроль - проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям. Главное отличие процедур измерения, испытания и контроля заключается в методиках указанных процедур, которые должны учитывать ряд метрологических характеристик:

- погрешность результата измерения;

- достоверность результата контроля;

- погрешность и достоверность результата испытаний.

Сертификация соответствия - действие третьей стороны, доказывающее, что должным образом идентифицированная продукция соответствует конкретному  стандарту или другому нормативному документу.

Соответствие - соблюдение всех установленных требований к  продукции, процессу или услуге.

Третья сторона - лицо или орган, признаваемые независимыми от участвующих сторон в данном процессе.

Орган по сертификации - организация, проводящая сертификацию соответствия.

Сертификат соответствия - документ, выданный по правилам системы  сертификации для подтверждения  соответствия продукции установленным  требованиям.

Декларация о соответствии - документ, в котором изготовитель (продавец, исполнитель) удостоверяет, что поставляемая (продаваемая) им продукция соответствует установленным требованиям.

Знак соответствия - зарегистрированный в установленном порядке знак, которым по правилам, установленным  в данной системе сертификации, подтверждается соответствие маркированной им продукции установленным требованиям.

Аккредитация - официальное  признание правомочий осуществлять какую-либо деятельность в области  сертификации.

Система качества - совокупность организационной структуры, методик, процессов и ресурсов, необходимых для осуществления общего руководства качеством (ИС08402).

Сертификация систем качества - действие третьей стороны, доказывающее, что обеспечивается необходимая  уверенность в том, что должным  образом идентифицированная система  качества соответствует выбранной модели (ИСО 9001, ИСО 9002 или ИСО 9003) или иным нормативным документам, определенным заказчиком.