CC BY
7
ЗА РУБЕЖОМ
УДК 614.3-073-72
ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
(По материалам йенского обозрения ГДР)
Канд. мед. наук Ю. В. Новиков (Москва)
На современном этапе развития гигиены возрастает значение физических методов исследования, в частности фотометрии, спектрофото-метрии и др. Поэтому важно иметь представление о немецких физических приборах, которые могут быть использованы в гигиенических исследованиях.
Немецкий фотоэлектрический спектрофотоколориметр «5реко1» (рис. 1) является однолучевым фотометром. Осветитель и измерительная приставка прибора могут легко устанавливаться на монохромато-
Рнс. 1. Универсальный прибор «БрекоЬ с 5-сантиметровой экстракционно-измеритель-
ной приставкой.
Слева — дополнительный усилитель типа гУ; справа — модель сБреко!» новой формы с показывающим прибором, вмонтированным в наклонном виде и снабженным зеркальной шкалой.
ре. Для видимой области спектра от 400 до 750 ммк применяется лампа накаливания 6в/30 вт. При использовании ртутной лампы высокого давления НС2Е40 можно работать в коротковолновой области спектра до 420 ммк. Лампа освещает через конденсор входную щель. После этого луч света проходит через линзовую оптику и отражательную диф-фракционную решетку для спектрального разложения света. Выходная щель имеет постоянные размеры. Проходя через приставку для проб,
свет попадает на чувствительный селеновый фотоэлемент, перед которым установлен цветной фильтр. Через соединительные контакты фото-ток подается на простой транзисторный усилитель. Цена делений установочного барабана соответствует 1 ммк. В приставку для измерения проб в проходящих лучах вставляются пробирки диаметром 16 мм. Оптическое действие и ошибка стекла пробирок почти сводятся на нет путем погружения их в воду. Вместо приставки с пробирками можно использовать устройство для быстрой смены кювет.
Для повышения чувствительности прибора «8реко1» селеновые фотоэлементы заменяются газонаполненными фотоэлементами типа Ев и ЕОБ (чувствительными к красному и синему цвету). Дополнительный электронный усилитель дает максимальное усиление 10®. Он может быть использован со всеми измерительными приставками, где применяются фотоэлементы. Титровальная приставка для измерения в проходящем свете может работать без него.
Титровальная приставка дает возможность использовать фотометрическое титрование, при котором точность определения значительно выше визуального. Титрование производится в кювете объемом до 50 мл. Подача осуществляется из бюретки, укрепленной на приставке. Жидкость в кювете постоянно приводится в движение с помощью магнитного смесителя.
Приставки для измерения помутнения флюоресценции могут быть использованы в 2 вариантах: с пробирками, помещенными в водяную баню, и 2 кюветами. Измерение помутнения производится под углом 45° к отраженному свету, а флюоресцентное измерение — под углом 90° к возбуждающему свету. При этом чувствительность помутнения составляет 0,0001 абс. ед. на 10 делений шкалы, а флюоресценция 10~8 сульфита хинина в 1 мл воды вызывает отклонение стрелки на 10 делений выше нулевого значения шкалы. Минимальное количество вещества, необходимое для измерения помутнения, равно 1,8 мл, для флюоресцентного измерения—1,5 мл. Для устранения первичного излучения при флюоресцентных измерениях и флюоресцентного излучения при измерениях помутнения применяют сменные поглощающие или интерференционные фильтры. Исходными эталонами служат стеклянные флюоресцентные стандарты и стандарты помутнения. Титровальная приставка дает возможность производить титрование помутнения и флюоресценции при использовании фотоэлементов и дополнительного усилителя, а в некоторых случаях и подходящих цветных фильтров.
С 1965 г. к прибору «БрекоЬ производят новые измерительные приставки. В частности, экстракционно-измерительная приставка вмещает 2 малые кюветы 8-образной формы длиной до 5 см (в приставку можно поместить кюветы с толщиной слоя в 0,1, 0,2, 0,5, 1 и 2 см), которые порознь или вместе могут быть нагреты до разных температур или до одной и той же температуры с помощью термостата. Диапазон температуры от комнатной до 100°.
Микрокюветная приставка рассчитана на 4 кюветы, которые размещаются в одном корпусе и перемещаются снаружи. Кюветы имеют толщину слоя 1, 2 и 3 см, причем на каждый сантиметр толщины слоя приходится лишь 100 цл жидкости. Заполняются они с помощью шприца типа «Рекорд». Термостатирование при применении этой приставки не производится.
Стандартный компенсационный самописец 01В1 используют в тех случаях, когда необходимо исследовать изменения экстинкций во времени.
Немецкий спектрофотометр УЭи-2 (рис. 2) позволяет проводить количественные абсорбционные спектральные анализы в диапазоне спектра от 200 до 1000 ммк или 2700 ммк. Для работы в ультрафиолетовой области спектра используется дейтеривая лампа Д2-0,3 (200—
380 ммк), а в более широком диапазоне (от 320 до 2700 ммк) —лампа накаливания. Световые лучи источника излучения с непрерывным спектром попадают на монохроматор, который выделяет монохроматический диапазон спектра с выбранными длинами волн. Этот монохроматический световой поток после прохождения измеряемой или эталонной пробы падает на фотоэлемент, который превращает его в фототок, пропорциональный световому потоку. Фототок измеряется путем компенсации падения напряжения, создаваемого на высокоомном сопротивлении. При работе с каждой длиной волны поочередно выравнивается световой поток, проходящий через эталонную и измеряемую пробу.
Рис. 2. Спектрофотометр УБШ с дополнительным устройством в ближайшей инфракрасной области спектра.
Флюоресцентная приставка к спектрофотометру в спектральном диапазоне от 200 до 1000 ммк дает возможность с высокой чувствительностью определять степень флюоресценции (1-10-9 г сульфита хинина в 1 мл 0,1 н. раствора серной кислоты при возбуждении 365 ммк и расположении испытуемого раствора за монохроматором). Источником возбуждения флюоресценции служит ртутная лампа высокого давления 5250. Количественные измерения производятся относительно эталонного раствора для данного исследуемого вещества стеклянного стандарта.
Использование абсорбционной фотометрии в ультрафиолетовых лучах для количественного определения нуклеиновых кислот в гистологических препаратах имеет большое значение при обосновании предельно допустимых концентраций. Для этих целей может быть использован ультрафиолетовый микроскоп с устройством для фотометрии (рис. 3). В качестве источника ультрафиолетового излучения применяется ртутная лампа сверхвысокого давления НВОЮО. Излучение проходит через систему светофильтров с максимумом пропускания при 263 ммк, что позволяет выделить диапазон длин волн, который лежит внутри диапазона поглощения важнейших клеточных веществ. Фотоэлектрическое измерительное устройство имеет специальное крепежное приспособление.
Фотографирование и оценка ультракрасных спектров химических соединений служат ценным источником информации для химика и в на-
стоящее время находят применение в гигиенических исследованиях. Для этого может быть использован ультракрасный спектральный фотометр 1Л^10, который охватывает диапазон волновых чисел в пределах 400— 5000 см-1. Спектральное разложение производится с помощью монохро-матора Литрова. Прибор снабжен 3 призмами (КВг, №С1, ЫИ), которые автоматически сменяют друг друга так, чтобы в результате смены в ходе лучей находилась призма с высшей дисперсией.
Чувствительным и быстрым методом анализа является атомно-аб-сорбционная фотометрия пламени. В приборе для этой цели (рис. 4) в качестве источника света используется лампа с цилиндрическим катодом, а для получения поглощающего — пара-го-релка и распылители специальной конструкции. Стандартный раствор распыляется с помощью сжатого воздуха 0,6 ати в распылителе пламенного фотометра и попадает в пламя в виде аэрозоля. Изображение цилиндрического катода проектируется с помощью 2 «ультрафиолетовых» ахроматоров на щель монохроматора таким образом, что через пламя проходит параллельный пучок света. Этим исключается собственная эмиссия пламени. Для измерения интенсивности применяется укрепленный непосредственно за входной щелью монохроматора фотоэлектронный умножитель М12 РОБ 35 со стабилизированным высоковольтным блоком питания в сочетании со шкальным гальванометром. Между почернением пламени и искомой концентрацией существует определенная зависимость, которая регистрируется шкалой гальванометра. По калибровочной кривой определяют соответствующую концентрацию. Предел аналитической
чувствительности для меди 0,6%0, а для магния 0,1 %о- В случае применения ацетилена в качестве горючего газа и 4 последовательно включенных горелок с круглым соплом пламенного фотометра предел аналитической чувствительности для магния составляет 0,05%о-
Прогресс экспериментальной физики позволил использовать для спектроскопических исследований материи область электромагнитного спектра, лежащую за пределами инфракрасной части его. Это позволяет с большей точностью определять малые расщепления энергетических уровней, которые недоступны или почти недоступны оптическим методам.
В настоящее время область применения электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) очень широка. Он позволяет определять в ионных кристаллах структуру энергетических уровней магнитных центров, тонкие детали строения кристаллической решетки и параметры, характеризующие кинетику намагничивания; весьма интересны исследования
Рис. 3. Ультрафиолетовый микроскоп с устройством для фотометрии. / — осветитель НВО 100 с кварцевым коллектором: 2 — фильтродержатель; 3 — полевая диафрагма в ходе ультрафиолетовых лучей; 4 — фазовокоитрастная насадка; 5 — лампа накаливания 6 в/15 вт; 6 — переключатель излучений; 7 — тубус для наблюдений ультрафиолетовых лучей и по методу фазового контраста; 8 — камера с зеркальным проектором (может заменяться на фотоэлектрическое измерительное устройство).
6 Гигиена и санитария, № 3
81
кристаллических решеток. В жидких растворах солей с помощью ЭПР исследуют строение сольватных оболочек. Особенно плодотворен ЭПР в химии. Он впервые позволил определить свободные радикалы в количествах до 10~10— Ю-13 моль. Успешно начато изучение ЭПР в биологических объектах. Все это определило большой интерес к ЭПР не только
Рис. 4. Прибор для атомно-абсорбциониой фотометрии пламени.
Рис. 5. Общий вид ЭПР-спектрометра типа ЕИЭ.
со стороны физиков, но и химиков, биологов и медиков. В гигиенических исследованиях он до сих пор не используется. Надо полагать, что в ближайшее время ЭПР найдет применение и в гигиене.
Конструкция цейссовского ЭПР-спектрометра типа ЕЯ9 показана на рис. 5. Прибор состоит из 4 конструктивных узлов, микроволнового моста, пульта управления, электромагнита и блока питания его. Проба, подлежащая исследованию, находится в объемном резонаторе между полюсными наконечниками электромагнита. Стабильность магнитного поля во времени обеспечивается путем регулировки тока возбуждения.
Поступила 20/УШ 1965 г.
