Оптические методы анализа: гид по выбору между фотометром, колориметром и спектрофотометром

 
 
В современной лаборатории — будь то экологический мониторинг, контроль качества на заводе или медицинская диагностика — оптические методы анализа занимают центральное место. Но когда заходит речь о покупке оборудования, терминологическая путаница часто сбивает с толку. Чем фотоколориметр отличается от фотометра? И стоит ли переплачивать за спектрофотометр?
В этой статье мы разберем «генеалогическое древо» этих приборов, принципы их работы и поможем определиться с выбором модели.
 

Немного истории: от человеческого глаза к фотоэлементу

 
Всё началось с колориметрии (от лат. color — цвет и греч. metreo — измеряю). Изначально «прибором» был человеческий глаз. Лаборант сравнивал интенсивность окраски исследуемого раствора с эталоном в одинаковых пробирках. Кто точнее видел оттенок, тот и получал более верный результат.
В середине XX века на смену глазу пришли фотоэлементы. Так появились первые фотоколориметры (например, легендарные советские ФЭКи). Они исключили субъективность: теперь силу света измеряла электроника. С развитием микропроцессоров приборы стали умнее, превратившись в современные фотометры и спектрофотометры.

Наверх

 

Что есть что: определяемся в терминах

 
Несмотря на схожесть задач, эти приборы относятся к разным классам по точности и техническому устройству:
 

1. Колориметр / Фотоколориметр: Самый простой тип. Работает в видимом диапазоне света. Для выделения нужного цвета (длины волны) использует сменные стеклянные светофильтры.

2. Фотометр: Более широкий термин. В лабораторной практике это прибор, измеряющий силу света. Часто он точнее колориметра за счет использования интерференционных фильтров, которые «отсекают» лишнее более эффективно. Фотометр – это оптический прибор, предназначенный для измерения фотометрических величин: освещенности, силы света, светового потока, яркости, коэффициент пропускания, а также величин, характеризующих ультрафиолетовые и инфракрасные излучения. Также фотометр применяется для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных жидкостных растворов и прозрачных твердых образцов, а также для измерения скорости изменения оптической плотности вещества и определения концентрации вещества в растворах. Основная сфера применения фотометров – это промышленность, медицина, контроль качества пищевых продуктов, химических продуктов, сплавов и металлов и т.д.  . 

3. Спектрофотометр: «Элита» оптических приборов. В нем нет стекол-фильтров. Внутри стоит сложный оптический узел — монохроматор, который раскладывает свет в спектр и позволяет выбрать абсолютно любую длину волны с шагом до 0,1 нм.

 
Сводная таблица отличий:
 
Характеристика Фотоколориметр (КФК-2) Фотометр (КФК-3) Спектрофотометр (ПЭ-5400)
Оптический элемент Стеклянный светофильтр Решетка / Фильтр Дифракционная решетка (монохроматор)
Выбор длины волны Ступенчатый (набор фильтров) Плавный (по шкале) Плавный + автосканирование
Спектральный диапазон Только видимый (400–750 нм) Видимый + ближний ИК УФ + видимый + ИК (190–1100 нм)
Точность Базовая Высокая Прецизионная

Наверх

 
 

Принцип работы и процесс исследования

В основе всех этих приборов лежит закон Бугера-Ламберта-Бера. Если говорить просто: чем выше концентрация вещества в растворе, тем больше света этот раствор поглощает.
Как это происходит на практике:
  1. Источник света (лампа) направляет луч на кювету с образцом.
  2. Свет проходит через светофильтр или монохроматор, который оставляет только «нужный» цвет (ту длину волны, которую данное вещество поглощает лучше всего).
  3. Пройдя через раствор, ослабленный луч попадает на детектор.
  4. Прибор сравнивает интенсивность света «до» и «после» и пересчитывает разницу в оптическую плотность или сразу в концентрацию (мг/л, моль/л).
Что исследуют? От содержания железа и нитритов в водопроводной воде до концентрации белка в крови или активных веществ в таблетках.

Наверх

 

Юридический аспект: Госреестр и Поверка

Для аккредитованных лабораторий критически важно, чтобы прибор был внесен в Государственный реестр средств измерений (ГРСИ).
  • Первичная поверка: Большинство новых приборов (КФК-3-01, ПЭ-5300, ЮНИКО) поставляются уже с первичной поверкой, действующей 1 год.
  • Межповерочный интервал: Как правило, поверку необходимо обновлять ежегодно. Это подтверждает, что метрологические характеристики прибора (погрешность) соответствуют паспортным данным.
  • Гарантия: На отечественные и популярные импортные модели (серии ПЭ, КФК, ЮНИКО) стандартная гарантия составляет 12 месяцев, однако некоторые производители расширяют её до 24–36 месяцев при условии регулярного сервисного обслуживания.
 

Наверх

Обзор популярных моделей

Бюджетный и средний сегмент (Видимая область)

  • КФК-2 и КФК-2МП: Классика, знакомая каждому лаборанту. Надежные, простые, но требуют ручной смены светофильтров. Сейчас чаще встречаются на вторичном рынке или в учебных классах.
    • Примерная стоимость: 25 000 – 45 000 руб.
  • КФК-3 и КФК-3-01 (ЗОМЗ): Самые массовые фотометры в РФ. Внесены во все методики ГОСТ. Очень долговечны и ремонтопригодны.
    • Примерная стоимость: 75 000 – 110 000 руб.
  • ПЭ-5300ВИ (Экохим) / ЮНИКО 1201: Современные аналоги КФК. Отличаются эргономичным дизайном и удобным выводом данных на компьютер через USB.
    • Примерная стоимость: 70 000 – 95 000 руб.
 

Профессиональный сегмент (УФ + Видимая область)

  • ПЭ-5400УФ: Популярный выбор для экологов. Работает в диапазоне 190–1000 нм. Позволяет выполнять анализы по ПНД Ф (нефтепродукты, фенолы и т.д.).
    • Примерная стоимость: 170 000 – 210 000 руб.
  • СФ-46 / СФ-56: Отечественные спектрофотометры высокого класса. СФ-56 полностью компьютеризирован и незаменим в серьезной химии.
    • Примерная стоимость: от 250 000 руб.
  • ЮНИКО 2800 (UNICO): Прецизионное оборудование для исследовательских центров. Отличается высокой стабильностью и широким набором аксессуаров (держатели для кювет разной длины).
    • Примерная стоимость: 280 000 – 400 000 руб.
 

На что еще обратить внимание?

При покупке обязательно уточняйте комплектацию кювет. Разные методики требуют кювет разного размера (от 1 до 100 мм) и материала (стекло для видимой области и кварц для УФ).
 

Наверх

Резюме

Если вы работаете по стандартным методикам в видимом диапазоне — выбирайте КФК-3-01 или ПЭ-5300. Если же методика требует анализа в УФ-области (ниже 325 нм) — ваш выбор ПЭ-5400 или серия ЮНИКО.
 
Внимание: Указанные в статье цены являются оценочными для ознакомления и не являются публичной офертой. Актуальную стоимость и наличие оборудования уточняйте у наших менеджеров.
 
Нужна помощь в подборе прибора под конкретную методику ПНД Ф или ГОСТ? Оставьте заявку, и мы бесплатно подготовим для вас спецификацию с учетом всех необходимых кювет и поверки!
 
Хотите получить прайс-лист на самые популярные модели КФК и ПЭ прямо сейчас?

Наверх

Читайте также:

Какой спектрофотометр выбрать?