Что такое фотометр и для чего он нужен
Фотометр — это специализированный измерительный прибор, предназначенный для точного определения фотометрических величин. К ним относятся освещенность, сила света, световой поток, яркость, а также коэффициенты пропускания и отражения. Кроме того, современные фотометры способны измерять параметры инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Принцип работы основан на пространственном ограничении потока излучения и его последующей регистрации с помощью приемника, обладающего заданной спектральной чувствительностью. Для решения конкретных задач существуют узкоспециализированные приборы: например, для измерения освещенности используют люксметры, для яркости — яркометры, а для интегральных величин, таких как световой поток и энергия, — интегрирующие фотометры.
Устройство и классификация фотометров
Ключевым элементом прибора является фотометрическая головка — оптический блок, в состав которого входят линзы, светорассеиватели, ослабители света, светофильтры, диафрагма и сам приемник излучения. В зависимости от типа приемника фотометры делятся на две большие группы. Если в качестве приемника используется человеческий глаз, прибор называется визуальным (или зрительным). В таких устройствах измерение основано на визуальном сравнении исследуемой фотометрической величины с эталонной. Если же приемником служит физический датчик (фотоэлемент, фотодиод и т.д.), то фотометр является физическим.
В физических фотометрах поток излучения преобразуется в электрический сигнал, который затем фиксируется измерительной аппаратурой — микроамперметрами, вольтметрами и другими устройствами. Для работы с импульсным светом используются фотометры, оснащенные более сложными регистрирующими системами, такими как электрометр, запоминающий осциллограф или пиковый вольтметр.
Специализированные виды фотометров и их применение
Современная наука и промышленность используют множество специализированных фотометров, каждый из которых решает уникальный круг задач.
Фотометр для иммунологических исследований предназначен для измерения оптической плотности растворов в ячейках микротитрационных планшетов, что широко применяется в иммуноферментном анализе (ИФА). Принцип его работы основан на методе вертикального фотометрирования проб. Прибор способен проводить измерения на семи длинах волн, отслеживать кинетику реакции в восьми ячейках одновременно и автоматически тестировать себя при каждом включении. Для экономии ресурса источник света включается только на время проведения измерений.
Пламенный фотометр — это прибор, часто используемый в аналитической химии и экологии. Он предназначен для количественного определения содержания металлов (натрия, калия, кальция, лития) в растворах. В его конструкции предусмотрен компрессор и набор интерференционных светофильтров, позволяющих измерять все элементы за один цикл. Прибор оснащен автоматической системой расчета концентрации и прост в управлении. Результаты измерений выводятся на жидкокристаллический дисплей. Области применения пламенного фотометра очень широки: анализ питьевой, минеральной и сточной воды, контроль качества вин и напитков, исследование биологических проб и почв, мониторинг продукции фармацевтической промышленности.
Микрофотометр используется для высокоточных измерений оптической плотности и коэффициента пропускания различных объектов: спектрограмм, рентгенограмм, нейтральных светофильтров и других прозрачных материалов. Его работа основана на преобразовании светового потока, прошедшего через исследуемую зону, в пропорциональный ему фототок. Измерительная система затем преобразует этот ток в числовые значения оптической плотности или пропускания, которые отображаются на цифровом табло прибора.
Фотоэлектрический фотометр нашел свое основное применение в лабораторной практике для проведения химических и клинических анализов растворов. Это незаменимый инструмент для определения состава биологических жидкостей и различных химических соединений.