Файл: Кощеев, А. К. Люминесцентный анализ пищевых продуктов.pdf

ных люминесцентных установок, где желательно иметь маломощный низковольтный источник постоянного тока и где нет необходимости в интенсивном излучении.

Для люминесцентного анализа чаще всего приме­ няют газоразрядные лампы высокого и сверхвысокого давления. На рис. 2 показаны модификации лампы вы­ сокого давления типа ПРК. Лампа применяется для по­ лучения ультрафиолетовых лучей и выгодно отличается

Рис. 2. Лампы высокого давления: 1 — ПРК-7; 2 — ПРК-2;

3 — ПРК-5; 4 — ПРК-8; ПРК-4.

от всех газоразрядных ламп значительным сроком служ­ бы: срок службы ее 800 часов. Наиболее интенсивными линиями, пригодными для возбуждения люминесценции,

являются: 254, 265, 303, 313, 365, 404, 436 и 546 ммк.

Недостаток ламп такого типа — большие размеры светящейся части, что снижает яркость излучения, по­ сылаемого на объект. Лампы типа ПРК-5 и ПРК-7 труд­ но разместить в аппаратуре, сконцентрировать поток из­ лучения на образец еще труднее.

,, Продолжительность неустановившегося режима лам­ пы ПРК Ю— 15 минут, следовательно, к работе можно

15

приступать только через этот промежуток времени. Во время работы лампа должна находиться в горизонталь­ ном положении. Эксплуатация лампы в других положе­ ниях сокращает срок службы — происходит перегрев ка­ тодов. Лампы типа ГТРК применяются в аппаратах для люминесцентного анализа Л-80 и 0-11, в люминесцент­ ном осветителе УПФ для горизонтального фотометра ФМС-56 и в других приборах.

Наблюдение люминесценции, возбуждаемой лампа­ ми ПРК, невозможно без использования светофильтра, так как наряду с ультрафиолетовым излучением лампы дают сильный видимый свет.

Газоразрядные лампы сверхвысокого давления (рис. 3) обладают максимальной плотностью излучения благодаря большому рабочему току и близко располо­ женным электродам. Являясь мощными точечными ис­ точниками ультрафиолетового света, они дают высокую

4

Рис. 3. Лампы сверхвысокого давления: 1 — ДРШ-100; 2 —

ДРШ-250; 3 — ДКсШ-130; 4 — ДКсШ-1 000.

яркость свечения на небольшом участке излучения. Про­ должительность горения ламп типа ДРШ-100, ДРШ-250, СВДШ-500, ГСВД-120, ДКсШ-130— 100 часов. Наибо­ лее сильная из них — лампа ДРШ-100 — дает в видимой области спектра яркость примерно в 1,5 раза выше яр­ кости солнца и в 20—40 раз выше яркости ламп нака­ ливания. Яркость лампы СВД-120А ниже, чем у лампы

16

ДРШ, но на коротковолновую ультрафиолетовую об­ ласть у нее приходится больше энергии.

Спектр ртутно-кварцевых ламп сверхвысокого дав­ ления создают мощные линии излучения в ультрафиоле­ товой области с длиной волны от 300 до 420 ммк. Лам­ пы сверхвысокого давления применяют в люминесцент­ ных микроскопах и осветителях. При работе с этими лампами следует соблюдать особую осторожность: лам­ пы могут взорваться.

В о д о р о д н ы е л а м п ы характеризуются стабильно­ стью излучения при установке рабочего тока. Излуче­ ние воспроизводится на протяжении всего срока службы лампы, исключая медленное монотонное уменьшение порядка 1 % за несколько десятков часов. Водородные лампы типа ВСФУ-3, ДВС-25, ВЛФ-25 почти не отли­ чаются друг от друга, только лампа ВЛФ-25 снабжена фтористолитиевым окном, что позволяет расширить спектральную границу излучения в сторону коротковол­ новой части спектра до 122 ммк. Водородная лампа ти­ па ДВС-40 имеет большую мощность и увеличенные га­ бариты. Центр окна расположен на 15 мм выше, чем у лампы ДВС-25.

Выпускаются также лампы с дейтериевым наполни­ телем (ФСФУ-3, ДСФС-1 и ДУ-1), интенсивность излу­ чения их при одинаковой потребляемой мощности выше, чем у водородных.

Лампы ДКдС20, ДНаС18 и ДТС15 в основном пред­ назначены для калибровки монохроматоров и исполь­ зуются в люминесцентной аппаратуре. Лампа ДКдС20 в ультрафиолетовом участке спектра имеет линии излуче­ ния: 298,1; 326,1; 340,4; 346,6 ммк, причем относитель­ ная интенсивность линии излучения 326,1 ммк в несколь­ ко раз превышает все линии спектра излучения. Спект­ ральная лампа ДЦнС20 имеет в ультрафиолетовом участке спектра пять линий излучения: 280,1; 307,6; 328,2; 330,3; 334,5 ммк, среди которых линия 307,6 ммк наиболее интенсивна.

Пользуясь газоразрядными лампами, необходимо по­ мнить, что колба лампы высокого и сверхвысокого дав­ ления нагревается до температуры порядка 700° С, по­ этому лампу в арматуру следует устанавливать так,, как, указано в паспорте, соблюдая ocoEyio’ бсторож-ность во избежание взрыва.

Светофильтры для выделения ультрафиолетовых лучей

Люминесценцию трудно наблюдать при обычных ус­ ловиях, поскольку свет источника в видимой области спектра мешает наблюдению и измерению. Для люми­ несцентного анализа используют светофильтры, которые пропускают возбуждающее излучение и поглощают ме­ шающую область спектра [23, 35].

Светофильтры, применяемые в люминесцентных при­

плексигласа, заполненные поглощающими растворами. В качестве поглощающего раствора применяют раство­ ры сернокислой меди с аммиаком или фуксином, нике­ ля, кобальта, пикриновой кислоты, тартразина, нитрозодиэтиланилина, метилвиолета.

В процессе работы жидкостные светофильтры меняют спектральную характеристику вследствие испарения во­ ды. Кроме того, при нагревании поглощающего раство­ ра образуются пузырьки воздуха, которые мешают про­ хождению ультрафиолетовых лучей и рассеивают их.

Г а з о о б р а з н ы е с в е т о ф и л ь т р ы — это кюветы из кварцевого стекла, заполненные парами брома или хлора. Газообразные светофильтры применяют сравни­ тельно редко.

П л е н о ч н ы е с в е т о ф и л ь т р ы представляют со­ бой окрашенную пленку целлофана, целлулоида или дру­ гого прозрачного материала. Красителем может быть раствор метиленовой сини, пикриновой кислоты. Спект­ ральная характеристика пленочных светофильтров зави­ сит от красителя, времени окраски. Недостаток пленоч­ ных светофильтров — их недолговечность.

С т е к л я н н ы е с в е т о ф и л ь т р ы , предназначен­ ные для выделения ультрафиолетовых лучей, наиболее применимы для люминесцентного анализа. Преимуще­ ство светофильтров в их компактности, долговечности, удобстве в работе. Широкое применение получили свето­ фильтры УФС — ультрафиолетовые, ФУ — фиолетовые,

СС— синие, ЖС — желтые, СЗС — сине-зеленые. Светофильтр УФС1 выпускается толщиной 1, 2, 3, и

5 мм; УФС2 — 0,5; 1,2 и 3 мм; УФСЗ — 0,5; 1, 2, 3 и 5 мм.

18

Этот светофильтр наиболее часто применяют для люми­ несцентного анализа. Светофильтры УФС4 и УФС6 вы­ пускаются толщиной 0,5; 1, 2, 3 и 5 мм, светофильтр УФС4 обладает повышенной жаростойкостью.

Светофильтры из стекла марки УФС называют вудовскими, в честь английского физика Р. Вуда, который впервые их предложил, а ультрафиолетовый свет после прохождения через эти светофильтры называют «черные светом».

Для возбуждения люминесценции синими лучами применяют светофильтры СС4, СС8 и СС14. Толщина светофильтров из стекла СС колеблется от 0,5 до 5 мм.

Светофильтры из стекла ФС используют для выделе­ ния фиолетового участка спектра.

Фиолетовые и синие светофильтры применяют в основном при люминесцентной микроскопии в видимом свете.

Светофильтры из стекла СЗС используют совместно с другими светофильтрами, пропускающими красные к инфракрасные лучи, их называют также теплозащитны­ ми фильтрами.

Светофильтры из стекла ЖС используют со стекла­ ми УФСЗ, ФС1, СС4, СС8 и СС14.

За последние годы широкое применение получили ин­ терференционные светофильтры, выделяющие узкие по­ лосы спектра. Известны интерференционные светофильт­ ры типа UVIF— ультрафиолетовый ИФ; UVSIF — ульт­ рафиолетовый специальный ИФ; IF'— специальный ИФ; DIF — двойной ИФ; DSIF — двойной специальный ИФ; VIF — ИФ с перемещающейся длиной волны; DVIF — двойной ИФ с перемещающейся длиной волны.

Для улучшения монохроматичности каждый фильтр снабжается цветными стеклами, стекла вставляют в об­ щую оправу и склеивают.

Выпускается также набор из 31 интерференционного светофильтра в футляре для выделения волн длиной от 350 до 1 100 ммк через каждые 25 ммк и 2 специальных светофильтра для линий Na-589 и Hg-436 ммк.

При эксплуатации интерференционного светофильтра необходимо помнить, что плоскость фильтра должна быть строго перпендикулярна направлению излучения,

»В противном случае длина волны максимума кривой пропускания (А,шах) начнет смещаться.

2*

Г л а в а II

АППАРАТУРА ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО АНАЛИЗА

Стационарные приборы

Источником ультрафиолетовых лучей могут быть флуороскопы с ртутно-кварцевыми лампами типа ПРК-2 и ПРК-4, осветители с лампами типа УФО-4А и другие. Аппаратура для люминесцентного анализа вы­ пускается отечественной промышленностью. Имеется также много оригинальных устройств или приспособле­ ний, серийный выпуск которых не налажен. Некоторые приборы можно изготовить самостоятельно.

Наиболее доступны для проведения люминесцентных исследований приборы:

Э л е к т р о н н ы й . ф л у о р о м е т р ЭФ-ЗМ — высоко­ чувствительный прибор, предназначенный для проведе­ ния количественного люминесцентного определения ви­ таминов Bi и В2, фолиевой кислоты, гетероауксина и дру­ гих люминесцирующих в растворах веществ. Электрон­ ный флуорометр применяют в различных отраслях пище­ вой промышленности, в сельском хозяйстве, медицине; в научно-исследовательских и лечебных учреждениях, в производственных и заводских лабораториях. При соот­ ветствующем подборе светофильтров область примене­ ния прибора может быть расширена. Выпускается элек­ тронный флуорометр ЭФ-ЗМ Московским эксперимен­ тальным заводом продовольственного машиностроения (Москва, И-90, ул. Дурова, 37).

Принцип действия прибора (рис. 4) заключается в том, что свет от кварцевой лампы 1 типа СВД-120А про­ ходит через отверстия диафрагмы 2, 3, первичный фильтр 4, кварцевую оптику 5 и попадает на пробирку с ^испытуемым раствором 6. Испытуемый раствор, облу­ ченный коротковолновой частью спектра, начинает лю-

21

Кнопка Кн предназначена для настройки усилителя; ручка реостата Р2— для настройки усилителя при

нажатии кнопки Кн; ручка Р5 необходима для корректировки темновых

токов фотоэлементов; ручка Рб, переменный шунт микроамперметра, — од­

новременно ручка включения прибора в сеть; Г — микроамперметр типа М-24; Л7 — индикатор включения; Кл — клавиша заслонки; Д — ручка диафрагмы.

Подготовка флуорометра к работе

1.Включить шнур с вилкой, идущей от стабилизато­ ра, в сеть переменного тока (220 вольт).

2.Подключить шнур, идущий от флуорометра, к клеммам стабилизатора.

3.Установить стрелку гальванометра на нуль, повер­

нув корректор («Кор») с помощью отвертки в нужную сторону.

4.Тщательно промыть и высушить кюветы, после че­ го заполнить их испытуемым и стандартным раствора­ ми. Стандартный и испытуемый растворы приготовляют по методу, разработанному для каждого вещества (для витамина Bi — по ГОСТу 7047—55).

5.Установить в гнездо 3 первичный светофильтр. Для

витамина Bi устанавливают светофильтр с надписью

Вг 1, для витамина В2 — с надписью В2-1.

6.Установить в гнездо 2 вторичные светофильтры: для витамина Bi — с надписью Bi-2, для витамина В2 —

снадписью В2-2.

7.В гнездо 1 установить пробирку со стандартным раствором, кювету закрыть крышкой.

8.Повернуть ручку реостата Рб по часовой стрелке до отказа, включить приборы, после чего дать им про­ греться в течение 10 минут.

9.Нажать кнопку Кн и, держа ее, с помощью ручки реостата Р2 установить стрелку гальванометра на нуль.

10.Повернуть ручку реостата Р5, установить стрелку гальванометра на нуль, после чего нажать кнопку Кн и

спомощью реостата Р2 перевести стрелку на нуль. Операдию с реостатами Р2 и Р5 повторять до тех пор, пока стрелка не сохранит нулевое положение как при нажа­ той, так и при опущенной кнопке.

23