Спектрофотомерия клинико-диагностической лаборатории

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине: «Физико-химические методы исследования и техника лабораторных работ»

на тему: «Спектрофотомерия клинико-диагностической лаборатории»

Введение

Среди существующих методов лабораторных исследований широкое распространение получили спектрофотометрические исследования. Это объясняется тем, что именно на их основе возможно создание приборов, отвечающим медицинским требованиям. Кроме того, приборы компактны, удобны в обращении. спектрофотометр бугер поток

Спектрофотомерия широко применяется в клинических, биохимических, санитарно-гигиенических лабораториях для качественного и количественного анализа различного рода объектов биологических происхождений (сыворотка крови, спинномозговая жидкость, моча и др.) . Однако выполнение спектрофотометрических исследований биологических объектов имеет ряд специфических особенностей, как при проведении измерений, так и при интерпретации результатов.

Таким образом, целью работы является разработка прибора, удовлетворяющего требования современной техники для проведения лабораторных исследований методом спектрофотомерии.

1. История

Слово "спектр" в переводе с латинского означает "появление" или "схема". Этот новый метод исследования, названный оптической спектроскопией, развивается с 1834г. до настоящего времени. Особое внимание следует уделить работе в этой области физики Фраунгофера, который разработал спектроскопию на дифракционных решетках и получил 1500 линий в спектре солнечного света. На протяжении многих десятилетий в спектроскопии использовались обычные вольфрамовые лампы накаливания, призмы, дифракционные решетки и детекторы света, которые ограничивали результаты узким диапазоном видимой области между 500 и 700 нм.

До 40-х годов 20-го века было доступно всего несколько типов коммерческих спектрофотометров (спектрофотометр "Дженерал Электрик" спектрофотометр Кенко, модель DM Колеман), Знаменитый фотометр Pulfrich Цейса.

Спектральное аналитическое оборудование быстро развивалось и совершенствовалось. Вследствие лучшего разрешения и меньшего количества рассеянного света вместо призм стали использоваться дифракционные решетки и двойные монохроматоры с автоматическим сканированием, дающие исправленные спектры, что способствовало их использованию в рутинной аналитической работе. Существенное снижение рассеянного света привело к совершенствованию детектирующих возможностей спектрофотометров на 4-5 порядков величины. Появились специализированные фотометры, например для радиометрии, колориметрии или двуволнового анализа.

2. Классификация спектрофотометров

Спектрофотометр -- прибор для исследования спектрального состава по длинам волн электромагнитных излучений в оптическом диапазоне

2.1 Элементы спектрофотометров

Все спектрофотометры содержат следующие элементы:

· Источник света

· Оптические элементы, такие как сфера, зеркала, линзы, световоды

· Устройство разложения отраженного от образца света в спектр

· Фотоэлектрический приемник

Эти элементы объединены оптической схемой прибора, определяющей характер прохождения света от источника до приемника

2.2 Принцип работы спектрофотометров

Принцип работы спектрофотометров можно рассмотреть на примере отражающего спектрофотометра (работает с отраженным светом и позволяет измерять цвет непрозрачных материалов)

· Источник света освещает измеряемое поле

· Фотодетектор оценивает количество отраженного света

· Оценка происходит в определенных длинах волн

· В результате получается кривая коэффициента отражения, которая является единственной для данного цвета (это можно сравнить с отпечатком пальца, который не имеет идентичного)

· По этой кривой коэффициента отражения и на основании данных вычислительных алгоритмов, которые запрограммированы в приборе, вычисляются все необходимые параметры

Все спектрофотометры принято подразделять на:

· Однолучевые

· Двухлучевые

2.3 Двухлучевые спектрофотометры

В двухлучевых оптических схемах поток от источника разделяется на два пучка -- основной и пучок сравнения. Чаще всего применяется двухлучевая схема «оптического нуля», представляющая собой систему автоматического регулирования с обратной связью. При равенстве потоков в двух пучках фотометра, попеременно посылаемых модулятором М на входную щель монохроматора Ф, система находится в равновесии, клин К неподвижен.

При изменении длины волны пропускание образца меняется и равновесие нарушается -- возникает сигнал раз баланса, который усиливается и подаётся на сервомотор, управляющий движением клина и связанным с ним регистратором Р (самописцем).

Клин перемещается до тех пор, пока вносимое им ослабление референтного потока не компенсирует ослабления, вносимого образцом О. Диапазон перемещения клина от полного закрытия до полного открытия согласуется со шкалой (от 0 до 100%) регистратора коэффициента пропускания образца. Обычно спектрофотометр записывает спектры на бланках с двумерной шкалой, где абсциссой служат длины волн l или волновые числа n (в cм-1), ординатой -- значения коэффициента пропускания Т (в % ) или оптической плотности D = --lgT (здесь 0 Ј Т Ј 1).

Схема двухлучевого спектрофотометра

К- оптический клин

И- источник излучения

О- исследуемый образец

М- оптический модулятор

Ф- сканирующий фильтр

П-фотоэлектрический приемник излучений

У- усилитель и преобразователь сигналов приемника

Р- аналогичный или цифровой регистратор

3. Закон Бугера - Ламберта - Бера

Закон Бугера -- Ламберта -- Бера -- физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде. Закон выражается следующей формулой:

где -- интенсивность входящего пучка, -- толщина слоя вещества, через которое проходит свет, -- показатель поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения, который связан с формулой

где -- длина волны).

Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны л поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.

Для растворов поглощающих веществ в непоглощающих растворителях показатель поглощения может быть записан как

где -- коэффициент, характеризующий взаимодействие молекулы поглощающего вещества со светом длины волны л, -- концентрация растворённого вещества, моль/л.

Утверждение, что не зависит от , называется законом Бера (не путать с законом Бэра). Его смысл состоит в том, что способность молекулы поглощать свет не зависит от состояния других окружающих молекул. Однако наблюдаются многочисленные отклонения от этого закона, особенно в случае больших концентраций .

4. Кюветы

Как известно исследуемый образец помещается в специальные приставки. Для каждого вида образцов они разные. Для твердых - это специальные зажимы, а при спектральных измерениях жидких образцов используются специальные контейнеры из кварцевого стекла, так называемые кюветы.

В большинстве спектрофотометров применяются стандартные кюветы, которые предназначены для такого размещения, которое предусматривает горизонтальную траекторию луча света. Основным недостатком подобных кювет является то, что только небольшая часть образца (около 10%) освещается измеряющим светом. В случае большой ценности образца или доступности его в небольшом объеме, можно использовать микрокюветы или ультрамикрокюветы с объемом 50 или даже 2,5 мкл. Кюветы очень маленьких объемов проявляют капиллярные свойства, и возникают проблемы с образованием пузырьков воздуха. Наконец, из таких кювет сложно извлечь обратно образец. Стандартные кюветы имеют внешние размеры: 12,512,545 мм, а внутренние - 1010 мм. Кюветы с меньшим внутренним объемом, выпускаемые одним производителем имеют тот же внешний размер, что и стандартные, но внутренний, например 10 мм.

Кюветы

Заключение

Спектрофотомерия (абсорбционная) -- физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200--400 нм), видимой (400--760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра.

Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии, -- зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотомерия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ. Приборы спектрофотомерии -- спектрофотометры.

В результате изучения литературных источников по данной теме можно утверждать, что спектрофотомерия является перспективным методом анализа.

Библиографический список

1. Меньшиков В.В. Клинико-лабораторные аналитические технологии и оборудования. 2014.

2. Воробьев А.А. Кривошеин Ю.С. Широбоков В.П. Медицинская и санитарная микробиология. 2009.

3. Справочник - Медицинские лабораторные технологии том 1 под ред. Карпищенко А.И. 2012.

4. http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2062/spektrofotomeetria.zip/spektrofotometria/_2.html

Размещено на Allbest.ru