DE908419C - Lichtelektrisches Kolorimeter - Google Patents

Description

• Lichtelektrisches Kolorimeter Lichtelektrische Kolorimeter mit zwei Fotozellen in Differenzschaltung sind schon seit etwa 20 Jahren bekannt. Diese Geräte haben vor den lichtelektrischen Kolorimetern mit nur einer Fotozel'llefden Vorzug. daß die Meßresultate weitgehend unabhängig von der Lichthelligkeit der Lichtquelle sind; auch die Meßfehler, die durch Alterung und den Temperaturkoeffizienten der Fotozelle entstehen, sind durch die Gegeneinanderschaltung zweier Fotozellen weitgehend ausgeschaltet.
• Bei diesen Geräten muß vor der eigentlichen Messung die Lichtquelle so eingestellt werden, daß beide Fotozellen gleichviel Licht erhalten. Bei den bisher bekanntgewordenen Typen erfolgt dieser Nullabgleich entweder durch Veränderung von elektrischen Widerständen, die den Fotozellen vorgeschaltet sin4 (System Dr. Lange), oder alter durch Verschiebung einer Fotozelle (System Havemann).
• Auch mit einer zweiten Irisblende kann die Nulleinstellung bewirkt werden. Es ist ferner bekannt, zum Nullabgleich die zwischen zwei Fotozellen angeordnete Lichtquelle geradlinig zu verschieben.
• Diese Methoden haben aber den Nachteil, daß Energie in Form von Licht oder elektrischem Strom verlorengeht und dadurch die Genauigkeit der Messung leidet. Bei empfindlichen Meßinstrumenten besteht aber eine erhöhte Gefahr durch Bruch und Überbelastung.
• Diese Mängel der bisher bekannten Zweizellenfotometer sollen durch vorliegende Erfindung beseitigt werden. Sie geht aus von einem lichtelektrischen Kolorimeter mit zwei Fotozellen in Difterenzschaltung und einer in der Mitte zwischen den beiden Fotozellen angeordneten, zum Nullabgleich vor der eigentlichen Messung verstellbaren Lichtquelle und besteht darin, daß bei einem solchen Kolorimeter die Lichtquelle zum Sullabgleich schwenkbar angeordnet ist. Dadurch läßt sich erstens die Nulleinstellung des Meßinstrumentes leicht durchführen, ohne daß Licht verlorengel't. und zweitens wird gegenüber einer geradlinigen Verschiebung der Lichtquelle ein sehr günstiger optischer Effekt erzielt, wie in nadlfolgendem näher ausgeführt werden wird.
• Die beiden Fotozellen werden nämlich über optische Systeme von der Lichtquelle aus belichtet.
• Diese ist eine gewöhnliche elektrische Glühlampe und befindet sich ungefähr im Brennpunkt der beiden optischen Systeme. Wie aus den bekalmtgewordenen Lichtverteilungskurven von gewöhnlichen elektrischen Glühbirnen hervorgeht. strahlen diese in ihrer oberen Kugelhälfte mehr Licht aus als in ihrer unteren. Dieser Umstand ist bei der Schwenkung sehr wichtig. Wenn die Lichtquelle zur Nulleinstellung geradlinig verschoben wird, dann rückt diese aus dem gemeinsamen Brennpunkt der beiden optischen Systeme heraus, und die Folge ist, daß auch bei achromatischen Linsen die eine Fotozelle mehr mit rotem. die andere mehr mit blauem Licht beaufschlagt wird. da das Spektrum einer gewöhnlichen elektrischen Glühlampe Licht verschiedener Wellenlänge enthält. Durch die verschiedene Empfindlichkeit der Fotozellen für Licht verschiedener Wellenlänge treten dadurch aber große Fehler auf.
• Bei schwenkbarer Anordnung der Lichtquelle um einen möglichst kleinen Radius wird diese zwar auch zur Nulleinstellung aus dem gemeinsamen Brennpunkt verschoben. jedoch ist diese Verschiebung viel geringer. weil die obere Hälfte einer gewöhnlichen Glühbirne mehr Licht abstrahlt als die untere Hälfte Es läßt sich dies sowohl durch eine einfache Rechnung als auch anschaulich beweisen. Zur Verschiebung tritt nämlich auch eine Neigung der Tangentialflächen hinzu und entsprechend dem cos a des Neigungswinkels dieser Tangentialflächen tritt auf der zunächst schwächer belichteten Seite eine Lichtstärkung auf und auf der zunächst stärker belichteten Seite tritt eine Lichtschwächung ein. Dadurch aber. daß die obere Hälfte der Glühlampe mehr Licht abstrahlt als die untere Hälfte. wird der Effekt durch die untere Hälfte der Glühlampe nicht auf gehoben. sondern höchstens abgeschwächt. Versuche haben ergeben. daß die Größe der Verschiebung aus dem optischen Mi,ttelpunkt bei einer Schrvenkung um das Dreifache geringer ist als bei einer geradlinigen Verschiebung der Glühlampe, woraus auch der große praktische Vorteil der Anordnung hervorgeht.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr an Hand der Abbildung beschrieben und erläutert.
• In dem Apparat sind zwei Fotozellen A und B gleicher Charakteristik unter Dazwischenschaltutig eines Nullinstrumentes gegeneinandergeschaltet.
• Die Lichtquelle C ist schwenkbar zwischen den beiden Fotozellen angeordnet, damit die erforderliche Einstellung auf Null erreicht wird. G ist eine Irisblende, die in den Strahlengang der rechten Fotozelle geschaltet ist, und die Linsen D und E konzentrieren das Licht auf die Fotozellen. In das linke Reagenzglas F kommt die zu untersuchende gefärbte Lösung, in das rechte Reagenzglas kommt eine Lösung entsprechend der Konzentration Null des zu untersuchenden Stoffes, meistens Wasser (H).
• Die Irisblende G ist durch eine Übersetzung mit der Meßtrommel Tr verbunden, und an dieser kann der Prozentgehalt der zu untersuchenden Lösung ahgelesen werden. Die Arbeitsweise mit dem Apparat ist folgende: Die Irisblende wird vollständig geöffnet und in beide Reagenzgläser eine Lösung von der Konzentration Null des zu untersuchendetl Stoffes gegeben. Durch Schwenken der Lampe wird sodann das Meßinstrument auf Null eingestellt.
• Hierauf wird in das Reagenzglas F die zu untersuchende gefärbte Lösung gegeben und die Irisblende so weit gedreht, daß das Instrument wieder auf Null zeigt. Über einen Zahnradtrieb ist an der Meßtrommel Tr die Einstellung der Irisblende ersichtlich, und an Hand einer Eichkurve kann der Prozentgehalt der zu untersuchenden Lösung abgelesen werden. Bei ausgesuchten Fotozellen sind die Meßresultate weitgehend unabhängig von der Helligkeit der Lichtquelle, da sich diese nur sehr wenig vom optischen Mittelpunkt entfernt. Da keine elektrischen Widerstände vorgeschaltet sind und keine lichtschwächenden Blenden verwendet werden, kann zum Nullabgleich ein relativ nilempfindliches Instrument verwendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Lichtelektrisches Kolorimeter mit zwei Fotozellen in Differenzschaltung und einer in der Mitte zwischen beiden Fotozellen angeordneten, zum Nullabgleich vor der. eigentlichen Messung verstellbaren Lichtquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle zum Nullabgleich schwenkbar angeordnet ist.

   Angezogene Druckschriften: Review of Scientific Instruments, I932, S. 553 bis 555.