Файл: Аналитическое оборудование в лабораториях.docx

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Российский химико-технологический университет

им. Д. И. Менделеева

Факультет цифровых технологий и химического инжиниринга

Кафедра кибернетики химико-технологических процессов

Реферат на тему

«Аналитическое оборудование в лабораториях»

Выполнила студентка

группы К-35

Трепашко Д.А.

Проверила:

Мосюрова А.В.

Москва

2021 год

Оглавление:

Микроскоп

Микроскоп (от греч. mikros — малый, skopeo — смотрю) — это прибор, позволяющий получать увеличенное изображение объектов и структур, недоступных глазу человека. В медицинских и биологических исследованиях применяют методы световой и электронной микроскопии. Современные микроскопы — это новое поколение приборов со сложной оптико-механической и электронной конструкцией. [1]

Микроскоп может обеспечивать динамическое изображение (как с обычными оптическими приборами) или статическое (как с обычными сканирующими электронными микроскопами ).

Увеличивающая сила микроскопа - это выражение количества раз, когда исследуемый объект кажется увеличенным, и представляет собой безразмерное отношение. [2]

Принцип световой микроскопии основан на законах геометрической оптики и волновой теории образования изображения. Для освещения используют естественный свет или искусственные источники света. Световые микроскопы могут увеличивать объект размером от 0,5 мкм с разрешением элементов объекта до 0,1 мкм более чем в 1 800 раз.

Электронная микроскопия обеспечивает получение электронно-оптического изображения с помощью потока электронов. Построение изображения тоже основано на законах геометрической и волновой оптики, а также на законах электромагнитных полей. Электронная микроскопия делает возможным исследование объектов, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности светового микроскопа (менее 0,2 мкм) и применяется для изучения вирусов, бактериофагов, тонкого строения микроорганизмов и других субмикроскопических объектов и макромолекулярных структур. Она обеспечивает увеличение объекта в 20 000 раз. Современные микроскопические приборы подразделяют на следующие группы: биологические микроскопы (проходящего света); инвертированные биологические микроскопы (инвертированные микроскопы проходящего света), люминесцентные микроскопы; поляризационные микроскопы проходящего света; стереоскопические микроскопы; анализаторы изображения. По степени сложности каждую группу микроскопов можно разделить: на учебные; рутинные; рабочие; лабораторные; исследовательские.

---

Микроскоп состоит из нескольких функциональных частей: механической, оптической и осветительной системы (рис. 1).



Рис.1. Схема устройства микроскопа (справа), фото микроскопа (слева).

Механическая часть микроскопа представлена основным блоком — штативом, в состав которого входят основание и тубусодержатель. Предметный столик микроскопа, на котором располагают, крепят и фиксируют в определенном положении объект наблюдения, является чисто механическим узлом микроскопа. Он закреплен на специальном кронштейне. Предметные столики могут быть подвижными и неподвижными. Неподвижные столики обычно применяют в самых простейших моделях микроскопов, передвижение объекта на них наблюдатель выполняет вручную. В настоящее время такие микроскопы встречаются очень редко. При оснащении микроскопов подвижными столиками возможно механическое перемещение и вращение объекта под объективом микроскопа. Управляемые от электродвигателя предметные столики называют сканирующими, в современных микроскопах управление может происходить с помощью специальной компьютерной программы.

Механические компоненты микроскопа выполняют не только функцию крепления и обеспечения необходимого взаиморасположения оптических и осветительных компонентов, но и их точного перемещения в процессе фокусирования и наводки на резкость, создания оптимальных условий освещения, передвижения и ориентации исследуемого объекта.

Оптическая часть микроскопа обеспечивает его основную функцию, создает увеличенное изображение объекта с достаточной степенью достоверности по форме, соотношению размеров и цвету. Оптика микроскопа должна обеспечивать такое увеличение, контраст и разрешение элементов, которые позволяют проводить наблюдение, анализ и измерение, соответствующие требованиям методик в практике клинико-диагностических лабораторий.

Основными оптическими элементами микроскопа являются объектив, окуляр, конденсор. Принципиальная схема оптической части микроскопа состоит из двух систем линз. Одна из них расположена в окуляре, т. е. устройстве для глаз наблюдателя. Окуляр вставлен в тубус — трубку, по которой свет от наблюдаемого объекта проходит к глазу наблюдателя. Вторая система линз находится в непосредственной близости к изучаемому объекту, поэтому называется объективом. Различными конструкциями микроскопов предусмотрено наличие одного, двух или трех окуляров (монокулярные, бинокулярные, тринокулярные микроскопы), нескольких сменных объективов, позволяющих подбирать желательные степени увеличения объекта. Бинокулярные микроскопы удобнее для наблюдателя, поскольку в этом случае есть возможность наблюдать объект двумя глазами одновременно.

---

Объектив микроскопа выполняет функцию воспроизведения изображения наблюдаемого объекта с требуемым увеличением при разрешении элементов изображения, необходимом для их детального изучения, и при точном воспроизведении их по форме и цвету. Объективы имеют сложную конструкцию, которая включает несколько одиночных и склеенных компонентов из двух, трех, а иногда до 13— 14 линз.

Окуляр — обращенная к глазу часть оптического прибора, предназначенная для рассматривания с некоторым увеличением изображения, созданного объективом прибора. Окуляры служат для построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя. Они играют роль лупы, дополнительно увеличивающей изображение, созданное объективом. Окуляры в общем виде состоят из двух групп линз: глазной, ближайшей к глазу наблюдателя, и полевой, ближайшей к плоскости изображения, в которой объектив строит изображение рассматриваемого объекта. [1]

Плотномер

Плотномер - это прибор для непрерывного (или периодического) измерения плотности веществ в процессе их производства или переработки; устанавливается непосредственно в технологических линиях или производственных агрегатах. По принципу действия плотномеры для измерения плотности жидкостей (они наиболее распространены) делятся на следующие основные группы: поплавковые, весовые, гидростатические, радиоизотопные, вибрационные, ультразвуковые. К плотномерам примыкает группа приборов, предназначенных для измерения концентрации растворов (спиртомеры, сахаромеры, нефтеденсиметры, лактоденсиметры для определения жирности молока и др.).

Радиоизотопный, ультразвуковой, вибрационный и ряд др. методов могут быть применены для определения плотности твёрдых и газообразных веществ.

Основные метрологические и эксплуатационные характеристики, определяющие выбор плотномера: точность, воспроизводимость, пределы, диапазоны и погрешности измерений, рабочие температуры и давления, характер и степень воздействия анализируемых веществ на конструкционные материалы и т. п. Стандартная температура, при которой посредством плотномера измеряют плотность веществ, равна 200C.

Действие поплавковых, или ареометрических, плотномеров основано на законе Архимеда; погрешность приборов этой группы 0,2-2% от диапазона значений плотности, охватываемого шкалой прибора.

---

Массовые плотномеры основаны на непрерывном взвешивании определенных объемов жидкости (пикнометрические, приборы для гидростатического взвешивания, автоматические приборы) и имеют погрешность 0,5-1%.

С помощью гидростатических плотномеров измеряют давление столба жидкости постоянной высоты; погрешность 2-4%.

Действие радиоизотопных плотномеров основано на определении ослабления пучка γ-излучения в результате его поглощения или рассеяния слоем жидкости; погрешность около 2%.

Вибрационные плотномеры основаны на зависимости резонансной частоты колебаний, возбуждаемых в жидкости, от ее плотности; погрешность (1-2)· 10-4 г/см3. В ультразвуковых плотномерах используют зависимость скорости звука в среде от ее плотности; погрешность 2-5%.

Относительная плотность постоянна для всех химически однородных веществ и растворов при данной температуре. Поэтому по значениям плотности, измеренной посредством плотномера, можно судить о наличии примесей в веществах и о концентрации растворов. Это позволяет широко применять плотномеры в научных исследованиях и в разных отраслях народного хозяйства как средство для проведения различных анализов, для контроля технологических процессов и автоматизации управления ими, для правильной организации системы количественного учета материалов при их приемке, хранении и выдаче и т. д. [3].



Рис.2. Вибрационный измеритель плотности жидкости

Спектрофотометр

Спектрофотометр – это высокотехнологичный прибор, необходимый для измерения спектральной зависимости степени поглощения, пропускания, оптической плотности и концентрации растворов, веществ посредством различных видов электромагнитного излучения: видимого, инфракрасного, ультрафиолетового.



Рис.3. Спектрофотометр ПЭ-5400УФ

Методы спектрометрии предполагают анализ спектрального состава разных биологических материалов с помощью отраженного или прошедшего через них электромагнитного излучения в оптическом диапазоне по их способности отражать (поглощать) различные длин волн. Для этого проводится сравнение двух фотопотоков оптического излучения: падающего на образец и прошедшего или отраженного от/через образец.

---

Эффективность данного анализа состоит в том, что все вещества по-разному поглощают свет при разной длине волны. По количеству поглощенного света можно установить концентрацию вещества, изучить состав его элементов. Анализ можно проводить в количественном и в качественном аспектах.
Устройство спектрофотометра

Спектральные анализаторы разных видов состоят из следующих основных элементов:

• 
  источник света в виде разного вида ламп – вольфрамовых (видимый и инфракрасный спектр), дейтериевых (УФ-диапазон), комбинации галогено-дейтериевых (ультрафиолетовый и инфракрасный);
  
• 
  монохроматора – призм, дифракционных решеток для выделения узких участков спектра оптического излучения;
  
• 
  преломляющих, отражающих, дифракционных оптических элементов – для направления светового потока (стекла, призмы, зеркала, световоды);
  
• 
  отделение или кювета для размещения исследуемого вещества, твердого или жидкого;
  
• 
  фотоприемника – для фиксации уровня светового излучения, который проходит через исследуемый образец;
  
• 
  усилителя сигналов – для передачи сигналов после определенного преобразования для обработки на компьютер.
  

Рис.4. Общая схема спектрофотометра

Спектрофотометры необходимы для следующих измерений:

• 
  установления концентрации материалов в медицинских, фармацевтических, химико-биологических методах исследований;
  
• 
  определения в растворах оптической плотности и скорости ее изменения;
  
• 
  распознавания неизвестных веществ, для измерения чистоты материалов (присутствия примесей);
  
• 
  изучения химического строения и состава веществ, химических реактивов, различных образцов;
  
• 
  оценки цвета – в полиграфии, при производстве в лакокрасочной, текстильной, химической, пищевой, косметической отраслях (при производстве пластмасс, тканей, лаков, красок, косметических средств и т.п.);
  
• 
  спектрального анализа в научных исследованиях, в астрономии, физике, биологии.
  

Анализатор влажности

Анализатором влажности или влагомером называют прибор, определяющий процентное содержание влаги в твердом образце. Данный показатель является важным для самых разных вещей и материалов: для сыпучих продуктов, фармацевтического и минерального сырья, пиломатериалов, резины, тканей, зерна, бумаги, пластиков, строительных материалов, удобрений, пищевых продуктов.

---