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比色计是一种测量材料彩色特征的仪器。比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。如果将比色计与计算机连机,便可以提高对色彩的分析及处理能力。
当单色光通过厚度相同,而浓度很小的溶液时,根据朗伯-比尔定律,光被溶液吸收的程度,称为吸收度,与溶液的浓度成正比,与溶液的厚度成正比,即A=εCL,式中:A为吸收度,C为溶液的浓度,L为溶液的厚度,ε为消光系数。
由朗伯-比尔定律得,当一束单色光通过一溶液时,由于溶液吸收一部分光能,使光的强度减弱。若溶液的浓度(或厚度)不变,则溶液的厚度(浓度)愈大,光线强度的减弱也愈明显。用同样的方法配制的标准溶液和待测溶液,其浓度分别为C1和C2,对同类溶液ε相同,当厚度也相同时则:A1=εC1L;A2=εC2L;C2=(A2/A1)×C1 式中A1、A2可由比色计直接读出,C1为标准溶液的已知浓度,据此可算出待测溶液的浓度。
比色计由观测系统(包括目镜筒、白板背景观测室)样品室、滤色片组和滤色片架、光源(充气钨丝灯)以及样品池等一些附件所组成。比色计有一套从淡色到深色,分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。比色计的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。
比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°,并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分,其中一部分是观察样品色的视场;另一部分是观察参比色(即色度单位标准滤色片)的视场。适当选择滤色片组合以达到与被测样品颜色的Z佳匹配,此时比色计显示的滤色片量值即为被测样品的测量结果。
常用的比色计有两种:目视比色计和光电比色计,两种比色计都是以朗伯-比尔定律 (A=εbc)为基础。
目视比色计:
目视比色计,即用不同量的待测物标准溶液在完全相同的一组比色管中,先按分析步骤显色,配成颜色逐渐递变的标准色阶。试样溶液也在完全相同条件下显色,和标准色阶作比较,目视找出色泽Z相近的那一份标准,由其中所含标准溶液的量,计算确定试样中待测组分的含量。
光电比色计:
光电比色计消除了主观误差,提高了测量准确度,而且可以通过选择滤光片来消除干扰,从而提高了选择性。但光电比色计采用钨灯光源和滤光片,只适用于可见光谱区和只能得到一定波长范围的复合光,而不是单色光束。
1、校正
通电源,比色计通过自检,进入待机状态,2min内达到稳定状态,将标准试剂置于备好的盛样接受器内,先用蒸馏水作空白后,再将盛好标准液的接受器置于待测区内,按测量键,两次平行实验数据,取平均值与标准试剂色度值作比较,在误差范围内,则比色计可进行下一步的操作。
2、样品的预处理
通常情况物质分固、液、气3种状态,将固体和气体按一定比例溶于溶剂,以液态形式存在,并且液态物为清澈透明状,方可用比色计进行测量。由于大部分物质为白色,对光的吸收不明显,故一般选择盛样品器皿的原则是:对于颜色较浅,色度在50Hazen以下的,采用较大的接受器,达到Z小检测限,取得响应值。
3、检测
备好被测样品与作空白的蒸馏水,将一对配对好的盛样接受器,分别装入蒸馏水和被测样,注意不要将接受器表面弄脏,调整指定的档位,一般用单位Hazen档,再将盛蒸馏水的接受器置于比色计指定处,按校正,比色计通过光线扫描,自动归零后、取出;将盛被测样的接受器置于比色计内,按测量,在显示屏上马上出现数字,即为被测样的数据,重复测一次,取均值作为被测样品的实际数值。
比色计应用一种特殊的颜色系统和色度单位,主要以目视的方法来实现对被测对象颜色的测量。由于比色计上的标准色片的各种组合可以匹配几乎所有样品的颜色,而具有独特的使用价值。
比色计广泛应用于透明产品的测量,如测量食用油(各种油品)、脂类、树脂、糖浆、化学品等有色液体样品,也可测量固体、粉状、糊状反射样品。国际上通行用其色度单位作食用油色泽的质量控制标准,我国在食用油强制性标准中使用。它是一种国际公认的权威性颜色测量仪器。
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