185209. lajstromszámú szabadalom • Küvettarendszer koloriméterekben és hasonló berendezésekben való alkalmazásra
185 209 2 A találmány szerinti berendezés egymásba változtatható mértékben bemerülő küvettákból álló küvettarendszer, amelyben a bemerülés változtatásával a küvettákban elhelyezett térkitöltő anyagok (folyadékok, gázok) tetszőleges arányú, látszólagos keverékét lehet reverzibilisen előállítani, ily módon egy ismeretlen arányban készített valódi keveréket ismert arányú, látszólagos keveréssel megvalósítani, ami összehasonlítással ellenőrizhető. Ennek a szinanalitikában, ezen belül elsősorban az erre épülő kvantitatív kémiai analitikában (koncentrációmeghatározás) van jelentősége. Itt a vizsgált anyagból (rendszerint folyadékból) reagensekkel előállított szín erősségét kell megállapítani. Erre ma már elsősorban extinkciót mérő berendezések használatosak. Ennek hátránya, hogy adott méretű küvettákat kell alkalmazni, amelyekhez extinkció-koncentráció összefüggést kell meghatározni, továbbá a szín (helyesebben az extinkció) az időben változik, és a hőmérsékletnek, a színt előállító reagenseknek stb., általában a mérés paramétereinek a végeredményre való befolyása jelentős lehet. Emiatt a paramétereket meghatározott értéken kei! tartani, ami (pl. terepen) nehézséget okozhat. A pontos objektív extinkcióméréshez stabil áramforrás és jó elektronika is szükséges. A gyakorlatban némileg használatos még a Duboscq-koloriméter. Ennél egy küvettába változtatható mértékben bemerülő, átlátszó hasábba! állítják be a hasznos küvettaméretet. A vizsgáló fénynyaláb a hasábon és a küvettában, elhelyezett (színes) folyadéknak a hasáb bemerülése mértékével változtatható vastagságú rétegén halad át. E rétegvastagságot addig változtatják, amíg egy másik küvettában elhelyezett vizsgálandó folyadékban előállóval azonos szint kapnak. Ebben a helyzetben mindkét küvettában azonos színerősséget mutató rétegen halad át két párhuzamos fénynyaláb. A rétegvastagságok aránya egyértelmű összefüggésben van a színerősségekkei, illetve a koncentrációkkal. E megoldás előnye, hogy mindkét folyadék egy időben és helyen van, így a paraméterek is azonos értéken tarthatók, extinkciómérés helyett az egyszerűbb színösszehasonlítást kell elvégezni, továbbá a küvetták változtatható hasznos mérete következtében a legkedvezőbb méréstartományt lehet igénybe venni. Hátránya, hogy a folyadék fő tömegét kitevő anyagok színhaiását, amely a mérés eredményét torzítja, nem lehet kiküszöbölni. Erre a leírthoz hasonlóan, de megkétszerezve elhelyezett küvetták alkalmasak: egyikkel a leírthoz hasonlóan dolgoznak, míg a másikkal mindig kiegyenlítik az előbb leírt torzító hatást. Ez azonban igen körülményessé teszi a mérést: minden rétegvastagság-változtatáshoz egy leolvasás, és ennek alapján egy korrekció tartozik. A Duboscq-koloriméterek alkalmazása emiatt szorult vissza. A találmány tárgyát képező küvettarendszerrel egyszerűen és gyorsan előállítható folyadékok és gázok látszólagos keveréke (színkeverés), amely egy vizsgálandó anyag (a valódi keve-2 rák) színével (extinciójával) tökéletesen azonosat mutat. Ily módon a vizuális összehasonlítás alapján működő műszerekkel való munka egyszerűbbé, gyorsabbá és pontosabbá válik; a mennyiségi analízisben használatos, objektiv fényérzékelővel működő műszereknél pedig a stabilizáló egység válik néikülözhetővé és a mérések előkészítése könnyebb lesz. A találmány szerinti berendezéssel elérni kívánt cél a Duboscq küvetta hátrányos tulajdonságainak kiküszöbölése mellett, előnyös tulajdonságainak megőrzése. E berendezés lényege egy vagy több, kettős feladatot ellátó küvetta, amely a rajta áthaladó fénynyaláb irányában mozgatva a saját és egy másik küvetta hasznos küvettaméretét azonos nagyságú, de ellentétes előjelű értékkel változtatja meg. A találmány szerinti küvettarendszer egymásba változtatható mértékben bemerüiő küvettákból áll, amelyeken keresztülhaladó fénynyaláb a küvettákban elhelyezett anyagokban (pl. folyadékokban) a bemerülésektől függő hosszúságú utat tesz meg. Ennek megfelelően a fénynyaláb ugyanolyan változást szenved, mintha a küvettákban elhelyezett anyagoknak a fénynyaláb bennük megtett úthosszával arányosan elkészített keverékén haladna át. A küvettarendszer ennek megfelelően a küvettákon áthaladó fénynyaláb útjában (általában függőleges) sorban elhelyezett küvettákból áll, amelyek változtatható mértékben merülnek bele a sorban utánuk következő küvettába. A találmány szerinti előnyös megoldásokat az ábrák alapján ismertetjük, ahol az la ábra a látszólagos színkeveréket előállító háromtagú küvettarendszert, az lb ábra a meghatározandó színű folyadékot (valódi keveréket) tartalmazó küvettarendszert, és egy lehetséges küvettatartó és -mozgató szerkezetet mutatja: a 2a ábrán négytagú küvettarendszerrel állítjuk elő a látszólagos színkeveréket; a 2b ábrán egy textília színének meghatározása látható a négytagú küvettarendszer segítségével. Az la és lb ábrákon láthatóan l küvettába a meghatározandónál gyengébb színű (kisebb - rendszerint nulla - koncentrációjú), az ebbe belenyúló 2 küvettába nagyobb koncentrációjú oldatot helyezünk, a 4 küvettába a meghatározandó színű (helyesebben színerössége alapján meghatározandó koncentrációjú) oldatot. A 10 fénynyaláb a 4, 5 és 6 küvettákon áthaladva módosul (gyengül), főleg a 4 küvettában elhelyezett oldat fényelnyelése következtében. Ezen oldatban megtett úthossza a hasznos küvettaméret, amelyet a 6 küvettának a 10 fénynyaláb útjában való elmozdításával úgy kell beállítani, hogy a fénygyengítés a mérés szempontjából optimális legyen. Ehhez alkalmazkodva, a 3 küvettát úgy kell beállítani, hogy a 10 fénynyalábéval egyenlő színnel és intenzitással induló 9 fénynyalábnak az 1 és 2 küvettákban lévő oldatokban megtett útjának hossza összesen a hasznos küvettamérettel legyen egyenlő. Ezután a 2 küvettának a 9 fénynyaláb útjában való mozgatásával egyenlőséget teremtünk a küvettákon áthaladt 9 és 10 fénynyaláb (színe és erőssége) közt. Ebben a helyzetben egyértelmű összefüggés van 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
