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 скляної пластинки 2, потрапляє на розсіювач 17. Світло, розсіяне останнім, через лінзу