Из ряда существующих способов (колориметрический, рефрактометрический, интерференционный, спектральный) приоритетным становится метод пламенной фотометрии. Используется он для определения концентрации различных веществ в растворах и определения параметров биологических сред в них. Данный метод применим для различных отраслей промышленности, медицине, сельском хозяйстве, энергетике, на предприятиях водоснабжения, для мониторинга окружающей среды.
Пламенно-фотометрический метод спектрального анализа – это экспрессный метод, в настоящее время достаточно авторитетный среди других физико-химических методов анализа. Принцип его таков. Каждый химический элемент нагревается в пламени до газообразного состояния. При этом он излучает характерный спектр, интенсивность которого является функцией концентрации этого элемента в растворе. Современная измерительная техника позволяет фотоэлектрическим способом оценивать интенсивность спектральной линии максимума молекулярной полосы анализируемого элемента, находящегося в смеси с другими растворенными компонентами.
Но метод пламенной фотометрии более чувствителен, избирателен, обладает повышенной экспрессностью. Он может использоваться в автоматических и полуавтоматических системах управления производством и качеством продукции. Преимуществом метода пламенной фотометрии является также высокая точность определения (1 – 3) %, а в некоторых случаях и (0,1 – 0,5) % с минимальным расходом пробы (1 – 2 см3 раствора).
Приборы пламенной эмиссионной фотометрии делят две группы: пламенные фильтровые фотометры и спектрофотометры. По своему устройству и те и другие представляют собой оптико-электронные системы, состоящие из источника излучения – возбуждаемого в пламени горелки исследуемого элемента, оптической системы, фотоприемного устройства, усилительно-преобразующей системы, устройства обработки информации и индикации. Принципиальное различие лишь в том, оптическая схема фильтровых фотометров включает или абсорбционные или интерференционные светофильтры, а в спектрофотометрах – монохроматоры.
Возможности фильтровых пламенных фотометров ограничены количеством светофильтров, а на спектрофотометрах с одним фотоприемником невозможно одновременно анализировать несколько химических элементов или работать по методу внутреннего стандарта.
Сравнительный анализ приборов показывает, что до последнего времени в нашей стране не было пламенного фотометра, способного в полной мере во всех отношениях конкурировать с новейшими моделями ведущих зарубежных фирм.
В настоящее время предприятием ОАО «ЗОМЗ» разработан и серийно выпускается пламенный фотометр ФПА-2-01. Пламенный фотометр ФПА-2-01 является образцом современного пламенного спектрофотометра, в котором применение монохроматора и фотодиодной линейки позволяет одновременно получать и регистрировать спектр излучения всех элементов, присутствующих в исследуемой пробе. В основу работы фотометра положен эмиссионный метод фотометрии пламени. Раствор исследуемого элемента в виде аэрозоля вводится в пламя. Под действием тепловой энергии пламени возникает эмиссионное излучение, характерное для каждого элемента. Эмиссионное излучение конденсором оптической системы проецируется на входную щель монохроматора. Прошедшее через щель монохроматора излучение направляется на дифракционную решетку. Дифракционной решеткой монохроматора оно разлагается в протяженный спектр, который проецируется в плоскость фотоприемного устройства и регистрируется. В качестве фотоприемника применена многоэлементная фотодиодная линейка, состоящая из 1024 элементов и с длиной фотоприемной площадки 25,4 мм, обеспечивающая одновременную регистрацию всего спектра. Применяя дифракционные решетки с различным количеством штрихов (300, 600, 900 шт/мм), либо устанавливая одну и ту же в различных фиксированных положениях, можно обеспечивать работу фотометра в диапазоне длин волн от 300 до 1000 нм –перекрывая, таким образом, весь диапазон исследуемых химических элементов.
Микропроцессорная система фотометра определяет интенсивность аналитических линий химических элементов и отображает результаты измерений на индикаторе в единицах концентрации исследуемого раствора.
Результаты измерений могут быть также переданы по стандартному последовательному интерфейсу RS232 на внешний ПК для дополнительной обработки и документирования.
При разработке пламенного фотометра ФПА-2-01 использован многолетний опыт конструирования и производства фотометров, спектрофотометров и фильтровых пламенных фотометров. При разработке пламенного фотометра ФПА-2-01 использован многолетний опыт конструирования и производства фотометров, спектрофотометров и фильтровых пламенных фотометров.
В конструкции фотометра ФПА-2-01 использованы технические решения, подтвердившие свое качество и надежность в выпускаемых серийно в течение длительного времени приборах:
– монохроматор разработан на базе монохроматора широко применяемого концентрационного фотометра КФК-3;
– конструкция горелки разработана на базе горелки серийно выпускаемого в течение длительного времени фильтрового пламенного фотометра ФПА-2.
Одновременно в фотометре ФПА-2-01 использованы последние достижения электронной техники, делающие фотометр лидером на рынке спектральных пламенных фотометров:
– применение в качестве фотоприемного устройства многоэлементной фотодиодной линейки, обеспечивающей работу фотометра по внутреннему стандарту и одновременный анализ нескольких элементов;
– применение современной встроенной микро-ЭВМ для обработки и регистрации данных;
– высокая стабильность фотоприемного устройства, накопительный режим регистрации в сочетании разработанными алгоритмами управления и обработки информации обеспечивают проведение анализов при минимальном расходе исследуемой пробы и минимальных затратах времени;
– примененные технические решения позволили существенно уменьшить габариты, вес, потребляемую мощность фотометра.
Бункин С. Б., к.т.н., генеральный директор, Бородин Е. Б., главный конструктор, Минин Е. М., начальник отдела программной обработки, ОАО «ЗОМЗ»
141300, г. Сергиев Посад, Московской области,
Проспект Красной Армии, 212 В.
Тел./факс: (495) 728-77-98; (496) 542-56-97 8 (496)546 33 98
E-Mail: [email protected]
