4. Absorption und Streuung
Absorptionsphotometrie (3/6)
Die Nachteile des Einstrahl-Photometers und der nacheinander durchzuführenden Messungen mit der Probe und der Referenzprobe liegen im zeitlichen Aufwand zweier Messungen für eine Analyse. Die Küvettenfüllung muss gewechselt oder die Probenküvette gegen die Referenzküvette getauscht werden, mit dem Risiko einer Dejustage des optischen Aufbaus, ohne dass dies immer erkennbar ist, mit dem Risiko, ungenaue Daten zu messen.
Sehr viel günstiger wäre es, beide Messreihen gleichzeitig aufnehmen zu können. Dies erfordert einen Aufbau mit zwei Strahlengängen.
Das Zweistrahl-Photometer
Das aus dem Monochromator austretende parallelisierte Licht wird mit einem Strahlteiler in zwei Teilstrahlen getrennt. Nun stehen zwei Strahlen mit etwa halbierter Helligkeit für zwei Küvetten zur Verfügung. Das verbleibende Licht wird mit zwei Fotodetektoren gemessen. Das Lösungsmittel kann für längere Zeit in der Referenzküvette verbleiben und wird bei jeder Probenanalyse ebenfalls untersucht.
Statt des Strahlteilers werden auch rotierende Glasscheiben genutzt, die abschnittsweise verspiegelt sind. Dadurch wird das vom Monochromator kommende Licht abwechselnd zur Probenküvette durchgelassen bzw. zur Referenzküvette abgelenkt.
Nun wird man einwenden, die beiden Lichtwege seien nicht mehr identisch. Dies war für die Auswertung der Daten, wie auf der vorherigen Seite gezeigt wurde, vorausgesetzt gewesen. Hier liegen jedoch zwei unterschiedliche Linsen und Lichtdetektoren vor.
Dieser Einwand ist berechtigt. Die zu erwartenden Unterschiede der Lichtwege werden mit einem Trick aufgelöst. Für eine erste Messung werden beide Küvetten mit der gleichen Referenzflüssigkeit (meist Reinstwasser) gefüllt und die Signale der beiden Detektoren gemessen. Dies geschieht bei allen Wellenlängen, die für das Spektrum des Absorptionskoeffizienten analysiert werden sollen. Die zu beobachtenden Unterschiede der Signale sind dann auf die individuellen Lichtwege und unterschiedliche Empfindlichkeiten der Detektoren zurückzuführen.
Die Software des Photometers leitet Korrekturfaktoren aus diesen Unterschieden ab, mit denen anschließend die Signale gewichtet werden mit dem Ziel, sie die beiden Lichtwege rechnerisch identisch zu machen. Dieser elektronische Signalabgleich wird meist als 'Autozero' bezeichnet.
Eine anschließende Messung mit der Referenzflüssigkeit in beiden Küvetten sollte für die so ermittelte Extinktion einen Wert sehr nahe Null ergeben, was einen Test für den korrekten elektronischen Abgleich der beiden Lichtwege darstellt. Nunmehr ist das Photometer für die Analyse des Absorptionsverhaltens von Proben vorbereitet.
Auf der nächsten Seite ist ein modernes Zweistrahl-Photometer zu sehen, wie es in allen chemischen und physikalischen Laboratorien zu finden ist.
