Аналізатор нафтопродуктів
Введення
оптичний флуоресценція фоторезистор фотодіод
Актуальність роботи. Питання нафтового забруднення грунтів в даний час є досить актуальним. Використання нафтопродуктів неминуче призводить до певних екологічних наслідків. Тому вставити для оцінки цих наслідків застосовуються прилади з контролю забруднень навколишнього середовища.
Пристрій для контролю вмісту нафтопродуктів називається аналізатором нафтопродуктів. Робота таких приладів заснована на методах кількісного хімічного аналізу. Результатом вимірювань є масова частка нафтопродуктів у пробі.
Метою даної роботи є розробка та проектування аналізатора нафтопродуктів.
У рамках даної роботи були поставлені наступні завдання:
) Розгляд флуоріметріческого методу аналізу;
) Вибір приймача випромінювання для аналізатора нафтопродуктів;
) Розробка конструкції аналізатора нафтопродуктів на основі методу флуориметрії.
1. Основи методу флуориметрії
Багато неорганічні сполуки при поглинанні ультрафіолетових (УФ) променів випускають світло - флуоресцируют, що
обумовлено молекулярною структурою самих речовин або продуктів їх взаємодії з певними реактивами. На цій властивості засновані
флуоресцентні реакції, які володіють високою чутливістю. УФ - промені з довжиною хвилі 365 - 366 нм викликають найбільш інтенсивну
флуоресценцію речовин, що дозволяє спостерігати її візуально. На
інтенсивність і характер свічення речовин впливають: хімічну будову їх
молекул, концентрація в розчині, природа розчинника, температура та ін.
Флуоріметріческій метод - це метод елементного і молекулярного аналізу, заснований на здатності органічних і неорганічних речовин (атомів, іонів і більш складних частинок) флуоресцировать, тобто поглинати випромінювання від джерела і знову його випромінювати (світитися, люминесцировать) при більшій довжині хвилі в результаті переходу електронів із збудженого стану в нормальний. Кількісне визначення речовин засноване на залежності інтенсивності флуоресценції від концентрації речовини в пробі. Принцип вимірювання полягає в опроміненні проби випромінюванням УФ-області та вимірі спектра флуоресценції за допомогою фотодетектора.
Флуоріметри - це метод емісійної спектроскопії, характеризується високою чутливістю, в 100-10000 разів перевищує чутливість абсорбційних оптичних методів. Метод придатний для виміру дуже малих концентрацій речовин. Він більш селективен, оскільки флуоресцируют менше число з'єднань в порівнянні з числом сполук, здатних поглинати випромінювання.
Метод відрізняється високою чутливістю (нижня межа діапазону вимірювань 0,005 мг/дм 3, експресному та малими обсягами аналізованої проби. Даний метод реалізований в приладі аналізатор нафтопродуктів.
.1 Фізичний сенс флуоресценції
Фізичний ефект флуоресценції полягає в тому, що молекула досліджуваної речовини поглинає квант світла збудження і при цьому переходить у новий, енергетично більш багате стан, через деякий мікропромежуток часу вона випромінює надлишкову енергію у вигляді квантасвета флуоресценції (емісії).
Малюнок 1 - Схема механізму спонтанної флоуресценціей
На малюнку 1 представлена ??схема двох енергетичних електронних рівнів молекули або іона - основного (невозбужденного) Е о і першого збудженого Е 1. Кожен з цих енергетичних рівнів має систему коливальних (що сходяться) підрівнів з коливальними квантовими числами v =0; 1; 2;...; v max - основного електронного стану і v =0; 1; 2; max - першого збудженого стану.
При звичайних температурах молекули і іони знаходяться в основному (не збудженому) стані, коли v =0. При поглинанні частинкою (молекулою або іоном) кванта електромагнітної енергії Е abc=hv abc, де h - постійна Планка, v abc - частота поглиненого світла, частинка збільшує свою енергію (збуджується) і переходить у верхнє електронно-коливальний стан Е 1 - на деякий коливальний рівень з коливальним квантовим числом v , Наприклад, на рівень v =3, як показано на рис. 1, тобто здійснюється енергетичний перехід v =0? v '= 3.
Час життя збудженого стану дуже мало (для органічних речовин - близько 10 - 9 - 10 - 8 с), збуджена частинка дуже швидко втрачає поглинену енергію. ...
