Техническое задание себе поставил такое:
1) несложный в исполнении прибор
2) прибор должен измерять интенсивность прошедшего через образец света
3) прибор должен работать на нескольких длинах волн
Мастерил неспешно, практически год. Подбирая детали по мере того, как в голову приходили те или иные идеи конструкции прибора.
В итоге получил вполне рабочий фотоколориметр на светодиодах.
Что такое фотоколориметр:
1) источник излучения
2) блок, выделяющий необходимую область длин волн источника излучения (обычно - монохроматор или светофильтры)
3) оптическая система
4) кюветное отделение для образца
5) регистрирующее устройство.
Для упрощения конструкции я сделал прибор на светодиодах. Это одновременно и источники излучения и средство выделения необходимого спектра. Взял 3 светодиода. Один RGB и плюс к нему желтый и УФ-диоды. Получилось 5 длин волн:
400 нм - УФ
460 нм - синий
520 нм - зеленый
590 нм - желтый
620 нм - красный
Как видно, охвачен весь видимый диапазон. Для разных определяемых элементов будут использоваться разные длины волн.
Схема фотометра получилась такая:
1) кюветное отделение. Я взял старое кюветное отделение от сломанного спектрофотометра с работы. Если кто-то захочет повторить мой прибор, то у него такой возможности не будет. Думаю, можно сделать кюветное отделение не прямоугольное, а круглое, тогда его можно просто высверлить в каком-либо пластике, тем более, что:
2) кювета для измерения. Я взял на работе кварцевые грани от расклеившихся кварцевых кювет К-10. И склеил их. Получились неказистые, но рабочие кюветы. У других такой возможности не будет. Можно взять какие-нибудь круглые баночки подходящего диаметра, под которые и высверлить круглое кюветное отделение.
3) оптическая система состоит из двух линз. Первая - коллиматор, которая преобразует расходящийся пучок сета в параллельный. Вторая - объектив, который собирает свет, прошедший через кювету и фокусирует его на измерительный элемент. Ну это несложно заказать в любой оптике. Я неоднократно так делал - говоришь им силу линзы и ее диаметр. Стоит это недорого - рублей 50 за линзу.
4) фотодиод. Я-то брал фотодиод опять же от сломанного спектрофотометра. Чем его заменить - не знаю. Вернее, знаю - фотодиоды в магазинах продаются в ассортименте. Но конкретную марку фотодиода не подскажу.
Итак, вот каков прибор в сборе:
Для начала я провел первичную проверку. Просто для того, чтобы убедиться, чтоприбор работает, концентрацию вещества в растворе измеряет.
Я взял раствор желтого красителя, разводил его в воде и измерял сигнал на этих трех длинах волн:
1) Четко прослеживается зависимость аналитического сигнала (напряжение на выходе фотодиода) от концентрации красителя. На разных длинах волн чувствительность разная.
2) Характер этой зависимости довольно сложный. В некоторых границах зависимость можно признать приближенной к линейной.
Видно, что прибор работает. Видно, что в данном случае желтый краситель дает очень сильный отклик для синего света, слабый отклик - для зеленого света и практически никакого отклика на красном свете. Все, как ожидалось.
Теперь жду, когда мне наконец-то из Китая придут оставшиеся светодиоды, доделываю фотометр и проверяю на реальных наборах для определения веществ в воде. Просто обычные капельные тесты - провести все смешивания по инструкции, а результат оценивать не на глаз по шкале, а измерять на приборе. Конечно, придется провести градуировку, но это несложно. Кстати, надо будет еще проверить, насколько стабильно будет держаться эта градуировка.