Φωτόμετρα ανάλυσης νερού

Τι είναι τα Φωτόμετρα;

Τα φωτόμετρα χρησιμοποιούνται για ανάλυση νερού και προσδιορίζουν την παρουσία μιας συγκεκριμένης χημικής ουσίας σε ένα υδατικό διάλυμα. Ένα ψηφιακό φωτόμετρο καθιστά δυνατή την ακριβή και αντικειμενική μέτρηση διαφόρων παραμέτρων στο νερό, για παράδειγμα: χλώριο, αλκαλικότητα, σίδηρος, χαλκός κ.λπ.

Το αντιδραστήριο προστίθεται σε ένα δείγμα, προκαλώντας αποχρωματισμό. Στη συνέχεια, ένα φωτόμετρο μετρά την ένταση χρώματος αυτού του διαλύματος. Τα αποτελέσματα της μέτρησης εμφανίζονται απευθείας στην οθόνη.

Η χρωματομετρία είναι η μέτρηση του χρώματος. Η χρωματομετρία είναι ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης μιας ουσίας με τη μέτρηση της σχετικής απορρόφησης φωτός σε σχέση με μια γνωστή συγκέντρωση της ουσίας. Ένα χρωματόμετρο ή φωτόμετρο απομονώνει ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός χρησιμοποιώντας φίλτρα. Ένα φωτόμετρο χρησιμοποιεί φίλτρα άκρων ή παρόμοιο σύστημα για να διαχωρίσει το φως σε έγχρωμα συστατικά και στη συνέχεια τα προσαρμόζει σε αντίστοιχες καμπύλες με βάση το ανθρώπινο μάτι για να παράγει τιμές χρώματος με βάση αυτό που θα έβλεπε το ανθρώπινο μάτι.

Αρχή λειτουργίας  των φωτόμετρων

Το χρώμα κάθε αντικειμένου που αντιλαμβανόμαστε καθορίζεται από μια διαδικασία απορρόφησης και απελευθέρωσης (αντανάκλασης) των ηλεκτρομαγνητικών ακτινών (φως) και των μορίων του. Η φωτομετρική ανάλυση βασίζεται στην αρχή ότι πολλές ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν ένα χρώμα που αποτελεί μέτρο της συγκέντρωσης του προς μέτρηση δείγματος. Όταν μια ουσία εκτίθεται σε μια δέσμη φωτός με ένταση I0, μια ποσότητα ακτινοβολίας απορροφάται από τα μόρια της ουσίας και εκπέμπεται ακτινοβολία έντασης I μικρότερη από I0.

Νόμος Lambert-Beer

Η ποσότητα της απορροφούμενης ακτινοβολίας φωτός εκφράζεται με τον νόμο Lambert-Beer:

Η συγκέντρωση (C) του εν λόγω στοιχείου στο δείγμα μπορεί να προσδιοριστεί από την ένταση χρώματος του φωτός που ανακλάται από το στοιχείο, γνωρίζοντας τους άλλους παράγοντες σε αυτόν τον τύπο.

A = Ɛ × l × C

Α = απορρόφηση

Ɛ = μοριακός συντελεστής απόσβεσης της ουσίας σε μήκος κύματος [L/(mol *cm)]

l = μήκος διαδρομής, οπτική απόσταση φωτός μέσω του δείγματος (cm)

C = συγκέντρωση (mol/λίτρο)

Θεωρητικά στοιχεία μέτρησης

Ένα τυπικό διάγραμμα λειτουργίας φωτόμετρου ή «χρωματόμετρου»:

• ένα μονοχρωματικό LED (δίοδος εκπομπής φωτός) ή ένας λαμπτήρας βολφραμίου εκπέμπει ακτινοβολία σε ένα μόνο μήκος κύματος, με την ένταση (I0)
• Μια ουσία απορροφά το χρώμα συμπληρωματικά με το χρώμα του φωτός που εκπέμπεται (π.χ. μια ουσία φαίνεται κίτρινη επειδή απορροφά το μπλε φως). Γι’ αυτό τα φωτόμετρα της Hanna Instruments χρησιμοποιούν LED που εκπέμπουν το απαιτούμενο μήκος κύματος για τη μέτρηση του δείγματος
• Η οπτική απόσταση καθορίζεται από τη διάσταση της κυψελίδας που περιέχει το δείγμα
• Το φωτοηλεκτρικό στοιχείο συλλέγει την ακτινοβολία (I) που εκπέμπεται από το δείγμα και τη μετατρέπει σε ηλεκτρικό ρεύμα που παράγει ένα δυναμικό στην περιοχή mV
• Ο μικροεπεξεργαστής χρησιμοποιεί αυτό το δυναμικό για να μετατρέψει την εισερχόμενη τιμή στην επιθυμητή μονάδα μέτρησης και εμφανίζεται στην οθόνη LCD.

Η παρασκευή του προς μέτρηση διαλύματος γίνεται υπό γνωστές συνθήκες προγραμματισμένες στον μικροεπεξεργαστή του φωτόμετρου με τη μορφή καμπύλης βαθμονόμησης. Αυτή η καμπύλη χρησιμοποιείται ως αναφορά για κάθε μέτρηση. Τότε είναι δυνατό να προσδιοριστούν άγνωστες συγκεντρώσεις του δείγματος προκαλώντας φωτομετρική αντίδραση και έτσι το mV σχετίζεται με την εκπεμπόμενη ένταση (I). Χρησιμοποιώντας την καμπύλη βαθμονόμησης, μπορεί να προσδιοριστεί η συγκέντρωση του δείγματος, η οποία αντιστοιχεί στην τιμή mV.

Η διαδικασία μέτρησης πραγματοποιείται σε δύο στάδια: πρώτα μηδενίζεται το φωτόμετρο και στη συνέχεια εκτελείται η πραγματική μέτρηση. Το πρώτο στάδιο συνίσταται στη λήψη δείγματος της ουσίας στην κυψελίδα βαθμονόμησης και την τοποθέτησή της στο μετρητή. Αυτό δημιουργεί μια τιμή αναφοράς, ώστε να μπορεί να προσδιοριστεί σε ποιο βαθμό το χρώμα του δείγματος που αντιδρά αποκλίνει από το χρώμα του τυφλού (μηδέν).

Η κυψελίδα παίζει πολύ σημαντικό ρόλο λόγω του οπτικού στοιχείου και έτσι απαιτεί επιπλέον φροντίδα. Πρώτα και κύρια, είναι σημαντικό οι κυψέλες μέτρησης και βαθμονόμησης να είναι οπτικά πανομοιότυπες. Είναι επίσης απαραίτητο η κυψελίδα να είναι καθαρή και χωρίς γρατσουνιές, ώστε να αποφευχθούν ενοχλήσεις λόγω ανεπιθύμητης ανάκλασης και απορρόφησης φωτός.

Τύποι Φωτόμετρων

Τα ψηφιακά φωτόμετρα μπορούν να ταξινομηθούν ως προς το μέγεθος/χρήση ή τον αριθμό των παραμέτρων. Υπάρχουν επιτραπέζια μοντέλα και φορητά φωτόμετρα ή σε μέγεθος τσέπης. Υπάρχουν αυτά που μετρούν μία μόνο παράμετρο και υπάρχουν πολυπαραμετρικά φωτόμετρα. Στη συνέχεια, μπορείτε επίσης να ταξινομήσετε σε εύρος φάσματος, στο οποίο τα φασματοφωτόμετρα καταλαμβάνουν ιδιαίτερη θέση.

Φωτόμετρα τσέπης
Μονοπαραμετρικά φωτόμετρα
Πολυπαραμετρικά φωτόμετρα
Φασματοφωτόμετρα

Φωτόμετρα Τσέπης

Τα Φωτόμετρα Τσέπης της Hanna Instruments γεφυρώνουν το χάσμα μεταξύ των απλών τεστ κιτ χημικών δοκιμών και των επαγγελματικών οργάνων. Τα τεστ κιτ δοκιμών μας δίνουν μια ένδειξη ενώ τα επαγγελματικά όργανα είναι πολύ ακριβά για τον χομπίστα. Το Checker είναι και ακριβές στις μετρήσεις και προσιτό στην τιμή.

Μερικά από τα προτερήματα:

• Μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις από τα κιτ χημικών δοκιμών
• Μικρό μέγεθος
• Λειτουργία με ένα κουμπί
• Λειτουργεί με μία μπαταρία AAA

Μονοπαραμετρικά Φωτόμετρα

Υπάρχουν φωτόμετρα οικονομικά που μετρούν μόνο μία παράμετρο. Ωστόσο, τα φορητά φωτόμετρα της Hanna Instruments έχουν σχεδιαστεί με ένα καινοτόμο οπτικό σύστημα που προσφέρει ανώτερη απόδοση όσον αφορά την ακρίβεια, την ικανότητα αναπαραγωγής και την ταχύτητα.

 Έχουν τα εξής βασικά χαρακτηριστικά:

• Φωτιστική πηγή από Led που δεν παράγει θερμότητα
• Φίλτρο παρεμβολής στενής ζώνης 8 nm με ακρίβεια ±1 nm όπου προσφέρει 25% περισσότερη απόδοση φωτός
• Ανιχνευτής αναφοράς που διαμορφώνει την τάση στο LED για σταθερή ένταση φωτός
• ένας κοίλος φακός δίνει μια πιο σταθερή δέσμη φωτός μέσα από την κυψελίδα
• καταγράφει σε μνήμη τις τελευταίες 50 μετρήσεις
• αδιάβροχο
• φιλική προς το χρήστη λειτουργία
• GLP
• CALCheck™

Οι πηγές φωτός LED προσφέρουν ανώτερη απόδοση σε σύγκριση με τους λαμπτήρες βολφραμίου. Τα LED έχουν πολύ υψηλότερη απόδοση φωτός και επομένως περισσότερο φως με λιγότερη ισχύ. Παράγουν επίσης λίγη θερμότητα και επομένως υπάρχει μεγαλύτερη ηλεκτρονική σταθερότητα. Τα LED είναι διαθέσιμα σε μεγάλη γκάμα μηκών κύματος, ενώ οι λαμπτήρες βολφραμίου έχουν μια μειωμένη εκπομπή μπλε/ιώδους φωτός.

Τα βελτιωμένα οπτικά φίλτρα παρέχουν μεγαλύτερη ακρίβεια μήκους κύματος και φωτεινότερο/ ισχυρότερο σήμα. Το τελικό αποτέλεσμα είναι σταθερή μέτρηση και μικρότερο σφάλμα μήκους κύματος. Το εσωτερικό σύστημα αναφοράς αυτών των φωτόμετρων αντισταθμίζει τυχόν απόκλιση λόγω διακυμάνσεων ισχύος ή μεταβολών στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η σταθερή πηγή φωτός, εξασφαλίζει ότι οι μετρήσεις είναι γρήγορες και σταθερές. Στο κύκλωμα υπάρχει ένας ανιχνευτής αναφοράς και ένας φακός εστίασης οι οποίοι εξαλείφουν τυχόν σφάλματα που προκαλούνται από την πηγή φωτός ή την ατέλεια της γυάλινης κυψελίδας.

Αδιάβροχο περίβλημα

• Το περίβλημα προσφέρει αδιάβροχη προστασία IP67.

Η τήρηση του σωστού χρόνου αντίδρασης έχει μεγάλη σημασία κατά την εκτέλεση των μετρήσεων. Ο ενσωματωμένος χρονοδιακόπτης υποδεικνύει τον χρόνο που απομένει μέχρι τη λήψη μιας μέτρησης, διασφαλίζοντας σταθερά αποτελέσματα.

Το μπουκαλάκι (κυψελίδα) του δείγματος είναι μια  στρογγυλό γυάλινο με μήκος 25 mm. Το σχετικά μεγάλο μήκος της κυψελίδας δείγματος εγγυάται ακριβείς μετρήσεις ακόμη και σε χαμηλή απορρόφηση.

Η αποκλειστική λειτουργία CAL Check της Hanna Instruments εξασφαλίζει την επαλήθευση της σωστής απόδοσης και την βαθμονόμηση του φωτομέτρου με βάση της προδιαγραφές NIST. Τα ρυθμιστικά διαλύματα CAL Check έχουν σχεδιαστεί για να προσομοιώνουν μια συγκεκριμένη τιμή απορρόφησης σε συγκεκριμένο μήκος κύματος για να επαληθεύεται η ακρίβεια των μετρήσεων.

Πολυπαραμετρικά φωτόμετρα

Τα πολυπαραμετρικά φωτόμετρα διαθέτουν, εκτός από όλες τις ιδιότητες των παραπάνω μονοπαραμετρικών φωτόμετρων, δυνατότητα ελέγχου πολλών διαφορετικών παραμέτρων.

Η σειρά εργαστηριακών φωτόμετρων HI833xx της Hanna Instruments διαθέτει και είσοδο για ψηφιακό ηλεκτρόδιο pH. Αυτή η σειρά αποτελείται από επτά μοντέλα για διάφορες εφαρμογές. Υπάρχει η δυνατότητα να μετρηθούν έως και 72 διαφορετικές μέθοδοι 40 σημαντικών παραμέτρων για την ποιότητα του νερού και τα λύματα. Υπάρχει επίσης μια λειτουργία μέτρησης απορρόφησης για επαλήθευση απόδοσης και για χρήστες που τους αρέσει να αναπτύσσουν τις δικές τους καμπύλες συγκέντρωσης έναντι απορρόφησης.

Φασματοφωτόμετρα

Τα φασματοφωτόμετρα διαφέρουν από τα φωτόμετρα στο ότι επιτρέπουν μετρήσεις σε όλο το φάσμα όλων των μηκών κύματος του ορατού φωτός. Τα φασματοφωτόμετρα λειτουργούν απομονώνοντας το φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος από το λευκό φως. Ένα φασματοφωτόμετρο ‘σπάει’ το φως σε ένα φάσμα, χρησιμοποιώντας ένα έγχρωμο πλέγμα ή με κάποιον άλλον παρόμοιο τρόπο. Στη συνέχεια, με μια σειρά από αισθητήρες διαβάζει κάθε τμήμα του φάσματος και παράγει φασματικά δεδομένα. Ως εκ τούτου, τα φασματοφωτόμετρα χρησιμοποιούνται συχνά για επιστημονικές μελέτες.

Το φασματοφωτόμετρο HI801 Iris από την Hanna Instruments διαθέτει:

• προηγμένο οπτικό σύστημα με διαιρούμενη δέσμη φωτός
• επαναφορτιζόμενη μπαταρία Li-ion
• προσαρμόσιμες μεθόδους
• μέθοδοι βήμα προς βήμα

Το HI801 σας καθοδηγεί βήμα προς βήμα στη δημιουργία της δικής σας μεθόδου. Η αλληλεπίδραση με τον χρήστη βοηθάει ώστε να ονομάσει τη μέθοδο του, να προσδιορίσει το μήκος διαδρομής, να δημιουργήσει χρονόμετρα απόκρισης και να βαθμονομήσει τη μέθοδο.

85 μέθοδοι χημικής ανάλυσης που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι προ-προγραμματισμένες.

Προγραμματίστε έως και 100 προσωπικές μεθόδους με έως και δέκα σημεία βαθμονόμησης, πέντε διαφορετικά μήκη κύματος (τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα) και πέντε χρονοδιακόπτες απόκρισης. Το Iris έχει φασματική περιοχή από 340 nm έως 900 nm, επιτρέποντας μια ευρεία επιλογή αναλυτικών μεθόδων.