Оптическая плотность и доля прошедшего света

Оптическая плотность — логарифмическая мера ослабления прошедшего света относительно опорного пучка. Эта форма удобна, поскольку последовательные однородные поглощающие слои в идеализированном случае дают складывающиеся вклады. Равный шаг в процентах пропускания при этом не соответствует равному шагу оптической плотности.

От оптического сигнала к лабораторному результату

Фотометрический тракт измеряет свет, а концентрация появляется после преобразования этого сигнала по выбранной аналитической методике. Опорный канал, холостая проба и контрольный материал выполняют разные функции. Опора задаёт сравнение интенсивностей, холостая проба характеризует вклад среды, а контроль проходит через определённую последовательность измерения и обработки.

Расчётная модель

Измеритель сравнивает интенсивность, прошедшую через кювету, с интенсивностью опорного пучка. Оптическая плотность равна отрицательному десятичному логарифму пропускания, выраженного долей.

Входная величина x — Пропускание, %.

y = −lg(x / 100)

Результат y — Оптическая плотность. lg — десятичный логарифм.

Подстановка для одного случая

Возьмём второе условие таблицы. При x = 50 выражение принимает вид −lg(50 / 100). После вычисления получаем y ≈ 0,30103. В соседних строках меняется только входная величина.

Пропускание, %	Оптическая плотность	Изменение y к первой строке
100	0	0
50	0,30103	+0,30103
25	0,60206	+0,60206
10	1	+1

График. Оптическая плотность в зависимости от Пропускание, %. Значения приведены в таблице. — Точки соответствуют строкам таблицы. Пунктир соединяет рассмотренные условия.

Как проверить вывод

Запишите тёмный отсчёт и сигнал опорной кюветы до измерения окрашенного раствора. В выражение для пропускания подставляют сопоставимые исправленные интенсивности.

Граница применимости

При малой интенсивности особенно важны паразитный свет и шум детектора. Показание поглощения не превращается в концентрацию без модели или калибровки.

При сравнении данных сохраняют длину волны, геометрию кюветы, время отсчёта и принятый способ коррекции. В кинетическом исследовании важны также начало реакции и участок оценки наклона. Неопределённость результата может возникнуть ещё до фотометрии при дозировании, разведении или подготовке пробы.

Проверьте себя

При каком из приведённых входных значений получится 0,60206 по столбцу «Оптическая плотность»?

Показать разбор

Подстановка в выражение даёт −lg(25 / 100) ≈ 0,60206. Входное значение — 25.

Оборудование и характеристики

Биохимические анализаторы в каталоге ИНФОМЕД. Ниже приведены примеры исполнений и сведения из их карточек. Значения учебного опыта заданы отдельно.

Оборудование	Параметр карточки	Описание исполнения
iMagic-S7 — биохимический анализатор	Оптическая плотность	0–3,5 Abs; разрешение 0,0001 Abs
iMagic-S7 — биохимический анализатор	Кювета	Оптический диаметр 5,8 мм
Микропланшетный фотометр Thermo Scientific Multiskan FC	Диапазон представления	0–6 единиц оптической плотности
Микропланшетный фотометр Thermo Scientific Multiskan FC	Спектральный диапазон	340–850 нм
Микропланшетный фотометр для ИФА Erba LisaScan EM	Источник света	Вольфрамовая галогенная лампа с функцией сбережения ресурса
Микропланшетный фотометр для ИФА Erba LisaScan EM	Обработка	Проверить расчет и сохранение исходной оптической плотности

iMagic-S7 — биохимический анализатор

Реакционная смесь 180–500 мкл измеряется в кювете с оптическим диаметром 5,8 мм. Температура поддерживается на уровне 37 °C. Восемь длин волн включают ультрафиолетовую область для ряда ферментных приложений и видимую область для колориметрических исследований. После реакции кювета проходит шестиступенчатую мойку водой и детергентом. Объём и качество промывки должны соответствовать эксплуатации прибора: снижение расхода воды произвольным изменением настроек может ухудшать перенос и стабильность фона. Оптический диапазон аппарата нельзя приравнивать к диапазону концентраций каждого аналита.

Карточка оборудования ИНФОМЕД

Микропланшетный фотометр Thermo Scientific Multiskan FC

Multiskan FC использует фильтровую одноканальную оптическую систему с кварцево-галогенной лампой. Измерение выполняется вертикально, снизу вверх через лунку. Выбранный фильтр выделяет необходимую область спектра, оптическое волокно передает свет к измерительной позиции, а фотодетектор регистрирует прошедший через образец поток. Перемещение измерительной головки и планшета обеспечивает последовательный обход лунок.

Карточка оборудования ИНФОМЕД