Спочатку цей метод застосовувався для аналізу деяких природно каламутних об'єктів (наприклад, річкової води). Використовування нефелометричного аналізу вимірювання каламутності питної води дозволяє значно (у десятки разів) скоротити час, необхідний для виконання вимірювань, а також істотно понизити погрішність вимірювань.

Пізніше для визначення концентрації розчинених речовин стали використовуватися штучні суспензії. Наприклад, для визначення сульфатів у воді одержують при допомозі BaCl2 суспензію BaSO4, інтенсивність світлорозсіяння якої вимірюють в нефелометрі, а потім по калібрувальному графіку знаходять концентрацію іонів SO42-. Метод застосовується для визначення нафтопродуктів у воді, при аналізі фармацевтичних, харчових і інших продуктів, у метеорології, фізиці моря тощо.

Нефелометричний аналіз може бути використаний для визначення концентрації антигенів, оскільки при додаванні до них антитіл утворюються імунні комплекси, які розсіюють світло. Нефелометрія дозволяє з високою точністю визначити концентрацію білків. Цей метод підходить для визначення білків в низькій концентрації, наприклад IgE, рівень якого в сироватці не перевищує 1 мкг/мл. В даний час багато лабораторій використовують нефелометрію як стандартний метод кількісного визначення імуноглобулінів.

Методом нефелометрії також визначають вміст трансферріна для сучасної діагностики анемій.

Нефелометричний аналіз придатний для визначення речовин у області концентрацій 10-5 – 10-4 % з точністю біля 5% [6].

Таким чином, можна визначати дуже малі концентрації речовин, здатних до утворення суспензій (сульфати, хлориди і ін.), тобто метод є дуже чутливим. Так, помітна каламутність золя сірчистого миш'яку може бути знайдена при концентрації 10-3 %, а золя золота -- навіть до 10-5 %.

Для досягнення необхідної точності вимірювань методом нефелометрії слід використовувати достатньо розбавлені системи, в яких можна нехтувати вторинним розсіянням світла. При нефелометричних дослідженнях дуже розбавлених систем необхідне ретельне видалення пилу з дисперсної системи і облік розсіяння світла на флуктуаціях густини і концентрації [3].

Серйозні труднощі в практиці нефелометрії полягають у тому, що інтенсивність розсіяного світла залежить від об'єму частинок. Велике значення в зв'язку з цим набуває уніфікація методики приготування суспензії -- строге дотримання концентраційних і температурних умов, порядку і швидкості змішування розчинів, введення захисних колоїдів і т.д. При строгому дотриманні цих умов об'єми частинок суспензії виходять приблизно однакові, і їх розмір цілком задовільно відтворюється від досвіду до досвіду. [7].

Як було зазначено вище, інтенсивність світла, розсіяного дисперсними системами, описується рівнянням Релея (1). При нефелометричних визначеннях величини n1, n0, , , V залишаються постійними; тому, об'єднуючи всі постійні величини в рівнянні в одну константу, можемо записати:

I = kC

тобто інтенсивність розсіяного світлового потоку прямо пропорційна концентрації частинок суспензії. При цьому рідко ведеться безпосередній розрахунок за рівнянням Релея; частіше проводиться співставлення каламутності чи світлорозсіяння системи, що вивчається, з властивостями системи з відомою концентрацією і розміром частинок. Для двох каламутних середовищ з частинками однакової форми і розмірів відношення інтенсивностей розсіяного світла пропорційне відношенню концентрацій частинок:

,

звідки рівняння (2):

.

Рівняння (2) і використовують при нефелометричних визначеннях. концентрації. Знаючи концентрацію С2 стандартного золя, можна знайти невідому концентрацію С1 досліджуваного колоїду [5].

Аналогічно, якщо потрібно визначити невідомий розмір колоїдних частинок в досліджуваній системі, то за умови рівності концентрацій стандартної і досліджуваної систем знаходять невідомий об'єм частинки V1 досліджуваної системи із співвідношення інтенсивностей розсіяного світла і об'ємів частинок:

,

звідки:

,

де V2 -- об'єм частинки в стандартній системі [2].

2.2 Апаратура і методика вимірювань

Прилади, призначені для нефелометричних досліджень, називаються нефелометрами. Довжини хвиль, які використовуються в більшості нефелометрів, знаходяться в діапазоні 340-650 нм.

Якщо врахувати, що використовувані в апаратурі довжини хвиль - величини того ж порядку, що і розміри досліджуваних частинок, велика частина світла розсіюватиметься під кутом 90°. Тому, хоча для вимірювання розсіюваного світла датчики можуть бути встановлені під кутом від 5° до 90°, якнайкращі характеристики по чутливості при нефелометричних вимірюваннях будуть досягнуті, якщо вимірювати інтенсивність світла, розсіяного під кутом 90° .

Основні компоненти, які використовуються при побудові нефелометричних приладів, включають джерело світла, фільтр і систему лінз, яка фокусує світловий потік, кювету із зразком і детектор з пристроями відображення і реєстрації результату. Як джерело світла звичайно використовуються ртутні дугові лампи, вольфрамо-йодисті лампи і гелій-неонові лазери. Лазери випромінюють монохроматичне світло, сконцентроване у вузький і інтенсивний промінь. Проте лазери дуже дорогі і можуть випромінювати обмежений набір фіксованих по частоті хвиль.

Розглянемо докладніше прилад, який використовувався на протязі багатьох років для визначення концентрації колоїдних розчинів, суспензій і емульсій методом нефелометрії – нефелометр НФМ.

Прилад побудований на принципі зрівнювання двох світлових потоків, одного - від розсіюючої суспензії, іншого - від матового або молочного скляного розсіювача приладу. Зрівнювання потоків відбувається шляхом зміни інтенсивності одного з потоків за допомогою змінної діафрагми, зображення якої проектується в зіницю ока спостерігача.

Оптична схема нефелометру НФМ зображена на мал.1

Мал..1. Оптична схема нефелометра НФМ

1 - освітлювач; 2 - скляна пластинка; 3 - конденсор; 4 - кювета; 5 - світлова пасткa; 6, 16 - лінзи; 7, 15 - вимірювальні діафрагми; 8, 14 - об’єктиви; 9, 13-- ромбічні призми; 10 - біпризма; 11 - світло-фільтр;12 - окуляр; 17 - розсіювач.

Світло від освітлювача 1 проходить прозору пластинку 2 і конденсор 3 і потрапляє в камеру 6 з дистильованою водою, в якій поміщається кювета 4 з досліджуваною суспензією. Світловий потік, що пройшов через кювету, гаситься в "світловій пастці" 5. Частина світлового потоку, розсіяного частинками суспензії, пройшовши через лінзу 6, потрапляє у фотометричну головку і створює яскравість однієї половини поля зору окуляра. Інша частина світлового потоку, відображена від