способ спектрофлуоресцентного анализа замороженных растворов

Формула изобретения

Способ спектрофлуоресцентного анализа замороженного раствора, включающий помещение кюветы с раствором пробы в криостат, облучение замороженного раствора пробы источником возбуждающего излучения, измерение интенсивности излучения флуоресценции замороженного раствора пробы, определение концентрации путем сравнения с эталонным образцом, отличающийся тем, что одновременно с измерением интенсивности излучения флуоресценции измеряют интенсивность рассеянного замороженным раствором пробы излучения возбуждения, после чего нормируют интенсивность излучения флуоресценции относительно интенсивности рассеянного излучения возбуждения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам определения молекулярного состава и концентрации входящих в состав пробы компонентов с помощью анализа спектров флуоресценции замороженного раствора исследуемой пробы.

Известны способы спектрофлуориметрического анализа органических соединений, основанные на применении квазилинейчатых спектров люминисценции методом сравнения с эталонным раствором (Теплицкая Т.А. Квазилинейчатые спектры люминисценции как метод исследования сложных природных органических смесей - М.: Изд. МГУ, 1971).

Недостаток метода сравнения с эталонным раствором связан с тем, что в качестве постоянно действующих эталонов используются эталоны определяемых углеводородов, среди которых могут быть и фотохимические неустойчивые соединения.

Известен способ спектрофлуоресцентного анализа замороженного раствора, сущность которого заключается в помещении кюветы с раствором пробы в криостат (сосуд Дьюара), облучении замороженного раствора пробы источником возбуждающего излучения и измерении интенсивности излучения флуоресценции замороженного раствора пробы. Для определения индивидуального молекулярного состава многокомпонентных смесей используется анализ спектров (длин волн их аналитических линий) флуоресценции замороженного раствора пробы, а для определения концентрации каждого компонента пробы используются интенсивности излучения флуоресценции на аналитических линиях (дискретных линиях спектра, излучение флуоресценции на которых имеет отчетливый максимум) путем пересчета интенсивности в концентрацию с использованием теоретических или эмпирических зависимостей (Алексеева Т.А., Теплицкая Т.А., Спектрофлуориметрические методы анализа ароматических углеводородов в природных и техногенных средах, - Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с. 69 - 75).

Указанный способ наиболее близок к заявляемому изобретению по своей сущности, совпадает с ним по максимальному числу признаков и выбран в качестве прототипа.

Помещение кюветы с раствором исследуемой пробы в криостат позволяет получить (вместо обычных широких размытых полос спектра) тонкую квазилинейчатую структуру спектра флуоресценции, что облегчает идентификацию целого ряда компонентов пробы и определение их концентрации. При определении концентрации используется то известное обстоятельство, что для большинства веществ при их концентрации в растворе ниже определенной границы (0,1 мг/л) имеет место прямо пропорциональная зависимость интенсивности аналитической линии от концентрации вещества в растворе:



где

- интенсивность излучения флуоресценции i-го вещества (на аналитической линии с длиной волны _i );

K_i - коэффициент пропорциональности для i-го вещества;

C_i - концентрация i-го вещества в растворе.

Следовательно, концентрация конкретного i-го вещества в растворе исследуемой пробы может быть вычислена по формуле:



где

C^э_i - концентрация эталонного раствора i-го вещества;

I^э_i - интенсивность излучения флуоресценции (на аналитической линии с длиной волны _i ) эталонного раствора данного вещества;

V_п - объем раствора исследуемой пробы;

V^э_i - объем эталонного раствора i-го вещества.

Одной из характеристик, описывающих оптические свойства флуоресцентных веществ, является выход флуоресценции. Выход флуоресценции характеризует эффективность трансформации возбуждающего излучения флуоресценции в исследуемом веществе. Поэтому указанная формула справедлива лишь при условии, что внешнее воздействие (интенсивность возбуждающего излучения) при измерении интенсивности излучения флуоресценции раствора исследуемой пробы идентична внешнему воздействию при измерении интенсивности излучения флуоресценции эталонного раствора. В противном случае колебания интенсивности возбуждающего излучения приводит к колебаниям интенсивности излучения флуоресценции, а это в свою очередь приводит к ошибкам в определении концентрации вещества в растворе исследуемой пробы. При проведении флуоресцентных исследований трудно обеспечить хорошую стабильность интенсивности возбуждающего излучения, поскольку на интенсивность влияет как нестабильность электрического питания источника возбуждающего излучения, так и нестабильность пространственного положения светящегося пятна на входе оптической линии связи "источник возбуждающего излучения - проба". Последнее обстоятельство объясняется нестабильностью пространственного положения (блуждание) области газового разряда в излучателе источника возбуждающего излучения и практически неустранимо. Кроме того, на интенсивность возбуждающего излучения в зоне регистрации люминисценции влияет поглощение в объеме исследуемой пробы, величина которого зависит от концентраций определяемой и ряда посторонних примесей и заранее неизвестна. Это не позволяет обеспечить высокую точность определения концентрации.

Целью настоящего изобретения является повышение точности определения концентрации вещества в растворе исследуемой пробы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе спектрофлуоресцентного анализа замороженного раствора, включающем помещение кюветы с раствором пробы в криостат, облучение замороженного раствора пробы источником возбуждающего излучения и измерение интенсивности излучения флуоресценции замороженного раствора пробы одновременно с измерением интенсивности излучения флуоресценции, измеряют интенсивность рассеянного замороженным раствором пробы излучения возбуждения, после чего нормируют интенсивность излучения флуоресценции относительно интенсивности рассеянного излучения возбуждения.

Поскольку интенсивность рассеянного излучения возбуждения для конкретного вещества пропорциональна интенсивности излучения возбуждения (при неизменных прочих внешних воздействиях), то нормирование интенсивности излучения флуоресценции относительно интенсивности рассеянного излучения эквивалентно нормированию интенсивности излучения флуоресценции относительно интенсивности излучения возбуждения. Следовательно использование при определении концентрации вещества в растворе исследуемой пробы нормированных значений интенсивности излучения флуоресценции позволяет исключить погрешность, вызываемую нестабильностью интенсивности возбуждающего излучения. Учитывая, что в соответствии с законом Стокса-Ломмеля спектр излучения флуоресценции в целом и его максимум всегда сдвинут по сравнению со спектром излучения возбуждения и его максимумом в сторону более длинных волн, возможность сравнительно просто отфильтровывать (например, светофильтрами) рассеянное возбуждающее излучение от излучения флуоресценции не вызывает сомнения.

Кювету с раствором исследуемой пробы помещают в криостат, например сосуд Дьюара, заполненный жидким крионосителем, например азотом.

Замороженный раствор исследуемой пробы облучают источником возбуждающего излучения, например импульсной ксеноновой лампой ультрафиолетового излучения.

Производят одновременно измерение интенсивности излучения флуоресценции замороженного раствора пробы и интенсивность рассеянного замороженным раствором пробы излучения возбуждения.

Нормируют интенсивность излучения флуоресценции относительно интенсивности рассеянного излучения возбуждения известным способом (Алексеенко А.Г., Коломбем Е.А., Стародуб Г.И., Применение прецизионных аналоговых микросхем - М.: Радио и связь, 1985).

Определяют концентрацию входящих в состав пробы компонентов путем сравнения с эталонным образцом.

Использование заявляемого изобретения позволяет исключить погрешность, вызванную нестабильностью интенсивности возбуждающего излучения, что дает возможность повысить точность определения концентрации вещества в растворе исследуемой пробы.