Лабораторная работа № 11

СПЕКТРОФЛУОРИМЕТР АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СФЛ–2

ИЗУЧЕНИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ В РЕЖИМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕРКАЛЬНОГО ОТРАЖЕНИЯ (200 ¸ 850 НМ)

Цель работы: Изучить поглощение в режиме исследования зеркального отражения (200 ¸ 850 нм.). научиться пользоваться спектрофлуориметр СФЛ–2.

Приборы и материалы: спектрофлуориметр СФЛ–2, ЭВМ Pentium - 2, раствор радомина – 6Ж.

Теоретическая часть

1. Принцип действия и устройство.

Принцип действия спектрофлуориметра основан на перестройке длин волн излучения возбуждения и флуоресценции, посредствам монохроматоров, при автоматизированном управлении работой прибора, регистрации сигналов и обработке результатов люминесцентных исследований.

Спектрофлуориметр состоит из оптико – электронного блока и ЭВМ IBM 80386.

Примечание: Предусмотрена возможность управления спектрофлуориметра от внутренней ЭВМ.

Функциональная схема блока оптико – электронного показана на рис.1. Блок оптико – электронный включает следующие компоненты:

источник света, дающий непрерывное излучение в области 220 – 800 нм – ксеноновая газоразрядная лампа ДКСШ – 500, имеющая сплошной спектр, на который накладывается несколько узких линий (1);

монохроматор для селекции длин волн возбуждения – блок оптико – механический, снижающий уровень рассеянного излучения (2);

монохроматор для спектрального анализа люминесцентного излучения – блок оптико – механический (5);

элементы оптической схемы, предназначенные для фокусировки излучения возбуждения на образец и излучения флуоресценции на фотоприемник – зеркальные оптические системы с взаимным согласованием апертур оптических элементов систем и монохроматоров;

приемник излучения – ФЭУ – 106 (6);

опорный оптический канал со счетчиком квантов для коррекции спектров возбуждения и компенсации флуктуаций возбуждающего излучения;

модуль флуориметрический, позволяющий производить исследование флуоресценции образцов под углом 90^о к возбуждающему лучу (3).

Допускается подключение источника лазерного излучения (4).

Р исунок 1. Внешний вид спектрофлуориометра

Работа спектрофлуориометра.

В спектрофлуориметре используются следующие основные режимы работы:

получение спектров возбуждения флуоресценции, которые представляют зависимость интенсивности испускания от длинны волны возбуждения при постоянной длине волны регистрации;

получение спектров испускания флуоресценции, которые представляют зависимость интенсивности испускания от длинны волны регистрации при постоянной длине волны возбуждающего излучения;

получение спектров флуоресценции с синхронным возбуждением, которые имеют характерный вид для каждого соединения и могут быть полезны для идентификации соединения при анализе смесей.

Спектрофлуориметр позволяет получать спектры в заданном диапазоне длин волн с заданным шагом и временем накопления с последующим усреднением сигналов и выводом на монитор и далее на принтер.

Математическое обеспечение спектрофлуориметра позволяет производить суммирование, вычитание, деление, умножение спектров, их логарифмирование, интегрирование и дифференцирование, суммирование с постоянной, умножение и деление на постоянную , определение максимума, сдвига спектра, пересылку и нормирование, выделение участка спектра и его масштабирование, сглаживание, определение среднего спектра при многократном сканировании.

Р исунок 2. – Схема оптико – электронного блока

3. Порядок включения.

3.1. Включить стабилизатор напряжения (одновременно два тумблера).

3.2. Включить компьютер.

3.3. Включить подачу воды на осветитель (давление не должно превышать 0,08 МПа или 0,8 атм).

3.4. Убедится в отсутствии утечки воды.

3.5. Включить кнопку ²ВКЛ² на передней панели блока питания осветителя. При этом должна загореться сигнальная лампа ²СЕТЬ² на панели управления блока.

3.6. Нажать кнопку ²ПУСК² (кнопка держится несколько секунд до пуска лампы), при этом должна загореться лампа осветителя.

3.7. Ручкой ²ТОК ЛАМПЫ² установить рабочее значение тока лампы (порядка 18 – 20 Ампер).

3.8. Нажать кнопку ²СЕТЬ² блока оптико – электронного, при этом должна загореться сигнальная лампа над кнопкой.

4. Порядок измерения.

4.1. После того как включили прибор в соответствии с выше указанным порядком, открыть крышку кюветной камеры и в кюветодержатель установить кюветы с исследуемым веществом и закрыть плотно крышку.

4.2. Переключателями на панели управления БП ФЭУ установить рабочие напряжения питания ФЭУ (Напряжения питания ФЭУ опорного и измерительного каналов не должны превышать значений, указанных в паспортах на ФЭУ). Нажать кнопку ²ВКЛ² (опорного и измерительного каналов). При этом должны загореться индикаторы ²ВКЛ², а индикаторы ²БЛОКИРОВКА² должны погаснуть.

Примечание: При снятии крышки кюветной камеры загораются индикаторы ²БЛОКИРОВКА² на панели управления БП ФЭУ и выключаются блоки питания ФЭУ. После установки крышки кюветной камеры для включения блоков питания ФЭУ необходимо повторно нажать кнопки ²ВКЛ² (опорный и измерительный каналы) на панели управления БПО.

4.3. Нажать кнопку ²ПРОЦЕССОР², расположенную на панели управления, при этом должен загореться светодиод над клавишей. Монохроматоры автоматически устанавливаются в нулевой порядок, и на индикаторной панели появляется надпись ²SFL¢LL HELP YOU².

4.4. Нажать кнопку ²ЭВМ². (Данная кнопка включает сопряжение с ЭВМ).

4.5. Запускаем файл Start.bat, находящийся в директории C:\SFL2\. (Данный файл запускает модули: epson.com – модуль, подключающий принтер к рабочей программе, и start.exe – рабочая программа, управляющая прибором).

5. Рассмотрим на примере работу программы.

Снимем спектр испускания эталонного вещества – РАДОМИНА.

Раствор радомина заливается в кювету, вставляется в кюветодержатель.

5.1. После того, как выполнили все вышеуказанное (т.е. запустили прибор, включили компьютер, в кюветодержатель вставили кювету с радомином и запустили файл Start.bat) на мониторе появляется запрос ²Работаете с прибором?² (здесь же приведены подсказки, что нужно делать дальше). По умолчанию выбрано ²ДА² (при необходимости клавишей ²Enter² выбирается ²ДА² или ²НЕТ²). Далее следуя подсказкам нажимаем клавишу F4.

5.2. Далее появляется запрос ²Работаете с COM1?². По умолчанию выбрано ²ДА² (²ДА² ²НЕТ² выбирается клавишей ²Enter²). Нажимаем F4.

5.3. Появляется надпись ²МОНОХРОМАТОРЫ УСТАНАВЛИВАЮТСЯ В НУЛЕВОЙ ПОРЯДОК². Одновременно с этим прибор начинает устанавливать монохроматоры в нулевой порядок и на индикаторном табло появляются нули. После этого на мониторе появляется меню программы ²Выберите режим:².

5.4. При помощи курсора выбираем необходимый пункт меню, в нашем случае пункт ²2 – снятие спектра² и нажимаем ²Enter². (Зайти в пункт меню можно также при помощи цифры, стоящей около пункта меню.)

Примечание: Далее выбор пунктов меню производится при помощи курсора и клавиши ²Enter² или при помощи цифры.

5.5. Далее появляется меню ²СНЯТИЕ СПЕКТРА². Выбираем пункт меню ²2 – спектр испускания².

5.6. После того как мы вошли в меню ²спектр испускания², появляется запрос, ²Сканируем в нм?². Выбираем ²ДА² и нажимаем F4. (Если выбираем ²НЕТ², то сканирование будет осуществляться в ангстремах: 1нм = 10 Å).

5.7. Далее появляется рабочее окно ²СПЕКТР ИСПУСКАНИЯ², где в верхней строке указаны рабочие клавиши:

F1 – справочник (выводит мелкие подсказки);

F2 – задание условий (задает условия снятия спектра);

F3 – снятие спектра (запускает процесс снятия спектра);

F4 – выход из режима (выход из рабочего окна).

Внизу расположены окна, где показываются значения длин волн регистрации и возбуждения, определяемые положением соответствующих монохроматоров.

5.8. Нажимаем F2. Внизу появляется окно ²УСЛОВИЯ СНЯТИЯ СПЕКТРА². При помощи курсора выбираем ²время накопления (мс)², с клавиатуры набираем ²500² (это время накопления одной точки и выбирается в зависимости от точности эксперимента) и нажимаем ²Enter². Потом выбираем ²шаг сканирования (нм)², также с клавиатуры набираем шаг ²1² и нажимаем ²Enter². Далее задаем длину волны возбуждения начальную и конечную ²350². (В данном режиме спектр представляет собой зависимость интенсивности испускания от длинны волны регистрации при фиксированной длине волны возбуждающего излучения, поэтому длинна волны возбуждения начальная и конечная одинаковы).Потом задаем длину волны регистрации начальную – ²520² и конечную - ²620².(Цифры задаются с клавиатуры.)

5.9. Нажимаем F2, и далее F3.(Нижнее окно на мониторе меняет цвет. Прибор начинает устанавливать монохроматоры в начальные положения, и когда монохроматоры выставлены на табло появляется значение длин волн. Через несколько секунд начинается процесс снятия спектра. На табло и в нижнем окне на экране начинают бежать значения интенсивности в опорном и измерительном каналах.)

5.10. По окончании снятия спектра, на экране появляется сам спектр, представляющий собой зависимость между отношением интенсивности измерительного канала к интенсивности опорного канала и длиной волны.

5.11. Далее нажимаем F4. На экране появляется надпись ²Учитываем данный спектр?². При помощи клавиши ²Enter² выбираем ²ДА² и нажимаем F4. Затем появляется надпись ²Находим усредненный спектр?². Также при помощи клавиши ²Enter² выбираем ²НЕТ² и нажимаем F4. Потом появляется запрос ²Начинаем новую серию спектров². Выбираем ²НЕТ² и нажимаем F4. После этого появляется рабочее окно.

5.12. Для сохранения данного спектра входим в главное меню. Для этого нажимаем клавишу F4 и затем – F2. Мы вошли в меню ²Выберите режим².

5.13. В этом меню выбираем пункт ²7- работа со спектром² и входим в него. Войдя в данный пункт, появляется новое меню, где выбираем пункт ²2- запись на диск². Выбрав и войдя в данный пункт, появляется запрос ²укажите массив данных². С клавиатуры набираем ²1² и нажимаем ²Enter². Далее появляется запрос ²задайте имя файла в формате MS DOS². Набираем любое имя без расширения (к примеру ²radomin²) и нажимаем ²Enter². Для выхода из этого меню нажимаем F2.

5.14. Для выхода из программы нажимаем клавишу F2.

Сохраненный файл находится в той же директории что и программа. В дальнейшем с ним можно работать в данной программе, или преобразовывая, в других приложениях.

Для снятия спектра возбуждения нужно проделать тоже самое (но с небольшими изменениями) с пункта 5.1 до пункта 5.14.

1. В пункте 5.5 выбираем вместо пункта ²2 - спектр испускания² пункт ²1 - спектр возбуждения².(Далее везде где появлялась подсказка или надпись ²СПЕКТР ИСПУСКАНИЯ² будет появляться ²СПЕКТР ВОЗБУЖДЕНИЯ²)

2. В пункте 5.8 постоянна (одинакова и начальная, и конечная) длина волны регистрации.(Для радомина, к примеру – 560), а длина волны возбуждения различна (начальная и конечная отличаются друг от друга) и представляет диапазон в котором снимается спектр (в случае радомина начальная – 220, а конечная – 450) т.к. спектр возбуждения представляет зависимость интенсивности испускания от длинны волны возбуждения при постоянной длине волны регистрации.