Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Фотоколориметрические методы исследования сред

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 7

1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.. 9

1.1 Общая характеристика
фотометров. 9

1.2 Классификация
методов по спектрам. 11

1.3 Спектрофотометры.. 13

Видимая спектрофотометрия. 16

Флуоресцентная спектрофотометрия. 18

2 ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕД.. 31

2.1 Объединенный закон светопоглощен ия
Бугера-Ламберта-Бера. 31

2.2 Исследование компонентного состава товарных
бензинов. 33

2.3 Спектроскопия в химической и фармацевтической
промышленности. 42

3 ТЕХНИКА И МЕТОДИКА ФОТОКОЛОРИМЕТРИИ.. 45

3.1 Основные узлы спектральных приборов. 45

3.2 Устройство и принцип действия
концентрационного фотоколориметра КФК-3  47

3.2.1 Турб ид иметр ическое определен ие св инц а в воде. 51

3.2.2
Результ аты измерен ия св инц а в пробе. 53

3.3 Фотоколориметрический способ определения
ферроцена в бензине. 53

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 69

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 71

Введение:

Фотометрические приборы относятся к
инструментальным методам измерения цветовых характеристик и воспроизводства
заданного цвета и успешно применяются в различных отраслях народного хозяйства
[1-4,19,20], где качество продуктов связано с их цветом. инструментальные
методы измерения спектральных характеристик и воспроизводства цвета,
используются в системах технического зрения при решении научно-практических
задач (при контроле качества цветовоспроизведения в печати либо на
производстве, где необходимо следить за точностью измеряемых характеристик
цвета, таких как его цветовые координаты, спектр излучения, оптическую
плотность и т.д.,) [30].

Фотометры также применяются для
исследования по спектральным параметрам и характеристикам веществ и сред в
различных отраслях народного хозяйства, где качество продуктов связано с их
спектральными характеристиками, например:

— в промышленности пластмасс цветовые
характеристики используют для решения технологических задач, контроля
продукции, различных испытаниях продукции на стойкость и для воспроизводства
заданного цвета пластмасс расчетными методами;

— измеряя цвет кожи человека, можно
диагностировать различные заболевания и устанавливать количественные
закономерности развития болезни и эффективность ее лечения;

— инструментальные методы измерения
цветовых характеристик применяются для распознавания мелких всходов на фоне
почвы для обеспечения качественного формирования густоты всходов, при контроле
качества фруктов;

— в ювелирной промышленности широко
применяются измерительные системы для объективного контроля цвета драгоценных
камней, стоимость которых зависит от массы, гранения и цвета;

— при производстве ламп для осветительного
и медицинского оборудования необходимо контролировать спектр и температуру
излучения;

— в криминалистике системы технического
зрения применяются для идентификации различных объектов;

— по цвету пламени в цилиндрах дизельных
двигателей можно судить об эффективности сгорания топлива, загрязнении и износе
двигателя;

— проблемы идентификации веществ являются
актуальными в ракетно-космической и военной технике, для идентификации
отравляющих веществ в воздухе, идентификации компонентного состава топлив
ракетно-артиллерийского вооружения, оценка качества твердых топлив и порохов.

В работе рассмотрен фотоколориметрический
метод для исследования бензинов по спектральных характеристикам.

Заключение:

Тема выпускной
квалификационной работы «Фотоколориметрические методы
исследования сред»
отражает актуальные проблемы оценки
качества веществ в различных областях народного хозяйства и соответствует
современному состоянию и перспективам развития науки, техники.

ВКР представляет
собой изучение фотоколориметрических методов и направлена на разработку
приборов с увеличенным быстродействием и эффективностью измерения.

В работе рассмотрены вопросы:

· методы и приборы для измерения
спектральных и цветовых характеристик, применением которых может значительно
увеличить допуски на воспроизводство относительной спектральной
чувствительности измерительных каналов. Современные спектрофотометрические
методы необходимы при создании программно-технических комплексов
воспроизводства или измерения спектральных характеристик с расчетными методами,
на основе которых определяются физико-химические свойства исследуемой среды.

· разработка колориметра для
экспертизы бензина на содержание антидетонационной ферроценовой присадки,
которая поможет значительно снизить время и затраты на взятие пробы
бензина, а также поможет точно определения концентрации антидетонационной
ферроценовой присадки в бензине, по сравнению с существующими методами
определения ферроцена (например, фотоколориметрический метод, для которого
необходимо большое количество инфраструктуры: установка фотоколориметра с
питанием от электроэнергии, опасные химические реагенты, перенапряжение
зрительных анализаторов);

установление и обеспечение необходимого качества
бензина с помощью применения колориметра, освобождающего пользователя от непроизводительной
работы, связанной с длительным измерением, обработкой информации, изменяет
характер при оперативном измерении в полевых условиях.

Фрагмент текста работы:

1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 1.1 Общая характеристика фотоколориметров Фотоколориметрические приборы – это приборы, которые
анализируют излучение с помощью явлений интерференции, резонанса, селективности
и преломления при наличии дисперсии. В результате производят анализ, который
осуществляется посредством оптического элемента, разделяющего излучение на
длины волн путем отклонения света под разным углом. Либо фотоколориметры
используют специализированные фильтры (селективные), пропускающие излучение
только в определенном спектральном диапазоне.

В теоретическом понимании, идеальный фотоколориметр
представляет собой спектральный прибор, у которого выходное излучение равно
излучению, вошедшему в оптическую систему прибора, т.е. не будет зависеть от
конструкции прибора. Однако на практике, приемник излучения и каждый элемент
оптической системы прибора вносят сильные искажения.

В общем виде любой фотоколориметрический прибор
представляет собой оптическую систему со следующим набором элементов (рисунок
1.1): щель 1, элемент 2, разделяющий излучение на спектры (диспергирующий),
фокусирующие линзы 3. Излучение, вошедшее в данную систему, разделяется на
отдельные длины волн (λ1, λ2…, λi) на фокальной
поверхности 4. Эти изображения попадают на приемник 5, который определяется
способом регистрации излучения. Например, приемником излучения является глаз,
когда измерения проводят спектроскопом с визуальным способом регистрации.
Фотопластинка используется в спектрографах при фотографическом способе
регистрации. Фотоэлементы применяют в спектрометрах с фотоэлектрическим
способом регистрации. Рисунок
1.1 – Обобщенная оптическая система фотоколориметрического прибора У фотоколориметров выделяют следующие характеристики:

— угловая дисперсия ,

где φ – угол между нормалью к площади излучающей
поверхности и направлением наблюдения;

λ
– длина волны излучения, зависящая от показателя преломления среды.

— линейная дисперсия ,

где l – длина дуги от точки некоторой
фокальной поверхности до точки пересечения дуги с лучом;

— обратная дисперсия [Å*мм];

— светосила прибора – величина, характеризующая
оптический путь прибора, а точнее остаток потока энергии, прошедший через него.

— разрешающая способность  (сила) – минимально разрешимый спектральный
интервал, который определяется через угловую дисперсию: ,

где – предел разрешения.