Kolorimetrie

1
KolorimetrieDetektoren

• Friederike von Rath
• und
• Sabrina Laun

2
Inhaltsübersicht

• Elektromagnetisches Spektrum
• Kolorimetrie
• - Definition
• - Geschichte der Kolorimetrie
• Lambert-Beersches Gesetz
• Versuch 7
• Photometer
• Andere Detektoren

3
Die Wahrnehmung von Licht
?

• ? beschreibt die Wellenlänge
• Wellenlänge ist variierbar

4
Elektromagnetisches Spektrum
5
Kolorimetrie

• Auch genannt Absorptionsphotometrie
• Spektrophotometrie
• Definition Konzentrationsbestimmung einer
• Licht - absorbierenden Substanz
• durch eine Vergleichsmessung
• mit einer Probe bekannter Kon-
• zentration.

6
Messprinzip der Kolorimetrie

• Lichtstrahl mit bestimmter Wellenlänge und einer
  bestimmter Intensität wird durch Küvette
  bestimmter Dicke und bestimmten Materials
  geleitet.
• Je nach Stoff wird eine bestimmte Wellenlänge
  absorbiert (der gelöste Stoff hat die
  Komplementärfarbe des absorbierten Lichtes)
• Stärke der Absorption hängt von der Konzentration
  ab
• Für Kolorimetrie werden Wellenlängen von UV- bis
  IR- Strahlung verwendet
• Kolorimetrie gilt für Gase und Flüssigkeiten,
  (auch für Feststoffe)

7
Absorptionsspektrum

• Farbige Lösungen absorbieren Licht mit der
  Wellenlängen ihrer Komplementärfarbe

8
Geschichte der Kolorimetrie

• Im antiken Griechenland Urinuntersuchung durch
  Geruch, Geschmack und Farbvergleich
• ? Kolorimetrie gehört zu den ältesten
• labormedizinischen Methoden
• 1873/1878 erste brauchbare Methoden zur
  Quantifizierung des Blutes

9
Kolorimeter 1873/1878
PK Probenküvette GK gefärbter Glaskeil
10
Kolorimeter 1873/1878
NSK numerische Skala
11

• 1904 Bestimmung von Creatinin
  mittels Duboscq-Kolorimeter
• Beginn der wissenschaftlichen
  Kolorimetriemessungen
• Problem zu geringe Spezifität
• Vorteil gegenüber Gravimetrie schneller und
  einfacher

12
Duboscq-Kolorimeter
13

• 1923 Pulfrich-Photometer
• Verwendung von monochroma-
  
• tischem Licht

14

• 1941 Entwicklung von Spektralphoto-
  metern
• 1980 Durchbruch mit Hitachi
• Spektralphotometer

15
Transmission und Extinktion
16
Lambert-Beersches Gesetz

• Lambertsches Gesetz Zeigt die Abhängigkeit von
  Schichtdicke und transmittiertem Licht.
• Beersches Gesetz Zeigt die Abhängigkeit des
  transmittierten Lichtes von Konzentration des
  Absorbanten.

17

• Lambert-Beersches Gesetz Beschreibt den
  Zusammenhang zwischen der Konzentration eines
  gelöste Stoffes und dessen Absorption von
  monochromatischem Licht.

18
Versuch

• Absorbtionsspektren von 440nm bis 600nm

19

• Beim Absorbtionsmaximum der wässrigen Lösung wird
  die Extinktion für unterschiedlich konzentrierte
  Lösungen und unterschiedliche Schichtdicken
  gemessen
• Lambertsches Gesetz Extinktion gegen
  Schichtdicke bei konstanter Konzentration
  aufragen. (Steigung der Geraden k)

20

• Beersches Gesetz k-Werte aus den Diagrammen des
  Lambertschen Gesetzes gegen die Konzentration
  auftragen. (Steigung der Geraden )

21

• Lambert-Beersches Gesetz Extinktion gegen
  KonzentrationSchichtdicke auftragen (Steigung
  der Geraden )

22
Photometer
23
Detektor und Verstärker (Photomultiplier)

• Verstärker von schwachen Lichtsignalen

24
Funktionsweise des Photomultipliers

• Photonen treffen auf Photokathode und schießen
  Elektronen aus der Oberfläche (Photoeffekt)
• ? Photoeffekt Austrittsarbeit lt
  Energie des
• Photons, d.h. Elektron wird
  herausgelöst
• Photoelektronen werden im elektrischen Feld
  beschleunigt
• Treffen auf weitere Elektroden (Dynoden), die
  Sekundär Elektronen heraus schlagen, es kommt zur
  Vervielfachung
• Zum Ende, treffen alle auf eine Anode
• ? Spannungsabfall

25
Weitere Detektoren

• Fotozelle
• evakuiertes Glasgefäß mit Anode und
  Kathode(besteht aus Metall, mit sehr wenig
  Austrittsarbeit z.B. Caesium)
• Spannung zw. und - ? vom Licht freigesetzte
  Elektronen werden zur Anode hin beschleunigt
• Fotostrom ist proportional zur Spannung
• Zum einfachen Nachweis von Licht
• Proportionalitätsfaktor abhängig vom Licht

26

• Halbleiterdetektor
• Ionisierende Ladung erzeugt freie Ladungsträger
  durch Fotoeffekt ? schnelle Auswertung möglich
  bestehen meist aus Si oder Ge
• Ionisierende Teilchen dringen in Ladungsfreie
  Zone ein, bilden Paare von Elektronen und Löchern
• Paare rekombinieren, e- in n-Leiter, Löcher in
  p-Leiter
• ? Signal proportional zu freigewordener Energie
  in LZ
• Geeignet von IR bis zur Gammastrahlung

27

• Geiger-Müller-Röhre
• für ionisierende Strahlung z.B.
  Alpha,Beta,Gamma,Röntgen

28

• Micro-channel-plate (MCP)
• Flächenhafter SEV
• Rauscharme Verstärkung
• geringer Ströme freier Elektronen
• oder ionisierender Partikel
• Treffen mit Energie auf Platte
• Durchlaufen Röhren und werden
• vervielfacht

Keil-Streifen Anode
MCP
29

• IR-Detektor (Quecksilber-Cadmium-
• Tellurid-Detektor)
• Kurz MCT (M ? Mercury)
• Thermoelektrisch gekühlter Detektor
  (Peltierkühlung)
• Extrem lichtempfindlicher Detektor, für schwach
  absorbierende Stoffe
• Bandlücke ist variierbar, je kleiner die
  Bandlücke, desto weiter verschiebt sich die
  Empfindlichkeitsgrenze zu tieferen Wellenzahlen
• Kühlung unbedingt notwendig
• Signal-Rausch-Verhalten gibt Empfindlichkeit an