Qu’est-ce qu’un densitomètre ?
Les densitomètres sont des instruments utilisés pour mesurer la concentration d’une substance dans un gaz ou un liquide. La concentration d’une substance est déterminée en mesurant la quantité de lumière absorbée ou réfléchie à une longueur d’onde spécifique. Celle-ci est obtenue à l’aide d’un filtre ou en mesurant la quantité de lumière absorbée ou réfléchie à une certaine longueur d’onde divisée en incréments fixes (spectre).
Si l’objet à mesurer est fixe, l’échantillon est irradié avec une lumière d’une longueur d’onde spécifique qui est fortement absorbée par l’objet, et la quantité de lumière transmise (atténuée) par le détecteur est mesurée pour déterminer son densitomètre. Les oxymètres de pouls sont également un type de densitomètre à absorption qui utilise la transmission de la lumière.
Utilisations des densitomètres
Les densitomètres sont utilisés pour mesurer la concentration de substances cibles dans des liquides ou des gaz, ou de substances qui absorbent des longueurs d’onde spécifiques. Parmi les exemples d’applications, on peut citer la mesure de la densité de la couleur de l’encre dans l’imprimerie, les mesures environnementales telles que le CO2 et d’autres gaz, et les applications médicales telles que la mesure des concentrations d’oxygène et de glucose dans le sang. En sciences expérimentales, ils sont également utilisés pour mesurer la réaction colorée provoquée par les réactions enzymatiques, pour convertir les ces valeurs ainsi que pour mesurer la concentration de protéines et d’acides nucléiques (analyse quantitative).
Principe des densitomètres
Dans le cas d’un densitomètre qui ne spécifie pas la substance cible, la lumière d’une certaine longueur d’onde obtenue à partir de la source de lumière blanche est irradiée sur un récipient (cellule) contenant l’échantillon à mesurer, et la transmittance (atténuation) de la lumière est détectée sur la base du signal électrique obtenu à partir de la partie réceptrice de la lumière (détecteur) qui reçoit la lumière transmise à travers la cellule, ce qui permet d’obtenir la concentration de la substance.
Lorsque l’intensité de la lumière irradiée est I0, l’intensité de la lumière transmise est I, la concentration molaire est C, la longueur du trajet optique (épaisseur) est l, et le coefficient d’absorption molaire est ε, -logI/I0 est défini comme l’absorbance A.
L’équation A=εCl est établie, et l’absorbance A est proportionnelle à la concentration C de l’échantillon. À partir de cette équation relationnelle, une courbe d’étalonnage peut être créée et la concentration de la substance inconnue peut être quantifiée.
Les méthodes permettant d’obtenir des longueurs d’onde spécifiques à partir d’une source lumineuse comprennent la “méthode du filtre”, qui fait passer la lumière à travers un filtre tel qu’un verre coloré, la “méthode du prisme”, qui utilise un prisme en quartz ou en quartz pour la spectroscopie, et la “méthode du réseau”, qui utilise un réseau d’analyse pour obtenir une spectroscopie continue. Des tubes à décharge au deutérium, du tungstène et des LED sont utilisés comme sources lumineuses, et des photoconducteurs (cellules photoélectriques) et des tubes photomultiplicateurs (photomultiplicateurs) sont utilisés comme détecteurs.
La gamme de longueurs d’onde pouvant être mesurée étant divisée en fonction de la méthode de spectroscopie et du type de détecteur, il est nécessaire de choisir l’équipement et le matériel de la cellule en fonction de l’objectif visé.
En revanche, dans le cas d’un densitomètre avec une substance spécifique à mesurer, comme dans le cas de l’oxymètre, seule une longueur d’onde spécifique fortement absorbée par la substance est irradiée par la source lumineuse, et la lumière obtenue par le détecteur est convertie en signal électrique et affichée sous la forme d’une concentration.