اسپکتروفتومتر چیست؟

اسپکتروفتومتر یک تکنیک علمی است که برای اندازه‌گیری شدت نوری که از نمونه ‌های گاز، مایع یا جامد عبور کرده یا از آنها منعکس می ‌شود، استفاده می ‌شود و به ابزاری که این اندازه گیری ها را انجام می دهد، اسپکتروفتومتر می گویند.

یک دستگاه اسپکتروفتومتر، ابزاری آزمایشگاهی است که برای آنالیز مواد و تعیین برخی از خواص آنها مانند غلظت، میزان جذب، ترکیبات، بافت سطحی و غیره مورد استفاده محققان علوم و صنایع قرار می گیرد.

در این مقاله قصد داریم که به انواع کلی دستگاه های اسپکتروفتومتر بپردازیم و عملکرد هرکدام را با طور مفصل مرد بررسی قرار دهیم. با ما همراه باشید.

مکانیزم کلی اسپکتروفتومتر

تمامی مواد، آرایش الکترونی و به تبع آن، ترکیبات اتمی و مولکولی منحصر به فردی دارند و در برابر برخورد با امواج الکترمغناطیسی یا نور رفتارهای متفاوتی از خود نشان می دهند. در حوزه طیف سنجی، به طور کلی جذب، انتقال و بازتاب فرایندهایی هستند که برای توصیف نحوه تعامل نور با یک ماده استفاده می ‌شوند.

جذب به مقدار نوری اطلاق می شود که توسط یک ماده در طول موج خاصی جذب می شود و به عنوان لگاریتم نسبت شدت نور فرودی به شدت نور عبوری تعریف می شود (A=log(Io/I)). جذب اغلب برای تعیین کمیت غلظت یک ماده در محلول استفاده می شود، زیرا میزان جذب محلول با غلظت گونه های جذب کننده نسبت مستقیم دارد.

عبور، به درصد نور فرودی اطلاق می شود که بدون جذب یا بازتاب از ماده عبور می کند و اغلب به صورت درصد یا یک مقدار اعشاری بین ۰ و ۱ بیان می شود. برای مثال، ماده ای با میزان عبور ۸/۰، به ۸۰ درصد نور فرودی اجازه عبور می دهد.

از سوی دیگر، بازتاب به درصد نور فرودی که توسط یک ماده منعکس می شود، اشاره دارد و به صورت درصد یا یک مقدار اعشاری بین ۰ و ۱ بیان می شود. انعکاس می تواند بسته به ماده و طول موج نور متفاوت باشد.

اسپکتروفتومتر یک ابزار نوری آزمایشگاهی برای اندازه گیری شدت نور نسبت به طول موج است و مکانیزم اصلی عملکردی آن بر اساس همین سه نوع برهمکنش نور و ماده، یعنی جذب، عبور و بازتاب پایه گذاری شده است.

سیستم عملکردی اسپکتروفتومتر ها در حالت کلی به این شکل است که ابتدا انرژی الکترومغناطیسی برهمکنش کننده با ماده نمونه جمع‌آوری شده و از طریق دیافراگم وارد دستگاه اسپکترومتر می‌شود. در آنجا، توسط یک توری پراش، به طول موج ‌های اجزای آن جدا می ‌شود (پدیده پراش) یا به زبان ساده، توری پراش، هر رنگ را از نور سفید جدا می کند. سپس، نور جدا شده بر روی یک آشکارساز آرایه ای مانند CCD متمرکز می شود، جایی که شدت هر طول موج (یا هر رنگ اگر در ناحیه مرئی باشد) توسط یک پیکسل از آرایه اندازه گیری و ثبت می شود. سپس اطلاعات ثبت شده بر روی آشکارساز دیجیتالی شده و به یک سیستم کامپیوتری ارسال می گردد و نتیجه طیفی است که شدت هر طول موج نور را نشان می دهد. البته بسیاری از اسپکتروفتومتر های مدرن امروزی، علاوه بر ارائه نتایج کیفی، مانند طیف جذب، عبور و یا بازتاب، مقادیر کمی را نیز می توانند آنالیز کرده و گزارش دهند (مانند عدد جذب و عبور، غلظت).

انواع اسپکتروفتومتر

به طور کلی، بر حسب نوع برهمکنش نور و ماده مورد آنالیز، دو نوع دستگاه اسپکتروفتومتر وجود دارد:

• اسپکتروفتومتر بازتابی
• اسپکتروفتومتر جذبی-عبوری

اسپکتروفتومتر بازتابی دستگاهی است که طیف بازتاب یا مقدار نور بازتاب شده از نمونه مورد آنالیز را در طول موج های مختلف اندازه گیری می کند. این نوع اسپکتروفتومتر معمولاً برای تجزیه و تحلیل و تعیین کمیت خواص فیزیکی و شیمیایی سطحی مواد بر اساس خواص انعکاسی منحصر به فرد آنها (خواص نوری سطوح مانند تعیین رنگ یا براقیت یک ماده) استفاده می شود.

در مقابل، اسپکتروفتومتر جذبی برای اندازه گیری میزان جذب نور توسط یک ماده استفاده می شود و معمولاً در حوزه های شیمی، بیوشیمی و زیست شناسی مولکولی به طور گسترده ای استفاده می شود.

میزان جذب نمونه معمولاً بر حسب واحدهایی به نام واحد جذب (AU) یا چگالی نوری (OD) اندازه گیری می شود و ارتباط مستقیمی با غلظت ماده جاذب و طول مسیر عبور نور از نمونه دارد (طبق قانون بییر-لامبرت). طیف جذب یک ماده نمودار جذب به عنوان تابعی از طول موج است که می تواند اطلاعاتی در مورد ترکیب شیمیایی یا ساختار ماده ارائه دهد.

لازم به ذکر است که برخی از اسپکتروفتومتر های مدرن می توانند جذب، عبور و بازتاب را به طور همزمان اندازه گیری کنند. آنها به طور گسترده در کاربردهای مختلفی مانند تجزیه و تحلیل غلظت یک املاح در یک محلول، تعیین سرعت واکنش، مشخص کردن مولکول‌های زیستی و شناسایی مواد بر اساس طیف جذبی آنها استفاده می ‌شوند.

اجزای یک اسپکتروفتومتر

یک دستگاه اسپکتروفتومتر معمولاً از یک منبع نور، یک اسپکترومتر، یک نگهدارنده نمونه یا کووت، یک آشکارساز و یک سیستم جمع آوری داده تشکیل شده است. منبع نور طیف وسیعی از طول موج ها را ساطع می کند و رایج ترین منابع، لامپ های دوتریوم و هالوژن-تنگستن هستند. سپس نور منبع فیلتر شده و به سمت نمونه هدایت می شود.

نگهدارنده نمونه یا کووت نمونه را به گونه ای نگه می دارد که اندازه گیری بازتاب یا جذب در بهترین حالت ممکن اتفاق بیفتد و معمولاً جنس کووت ها از کوارتز است، زیرا شیشه معمولی نور فرابنفش را جذب می کند. سیستم اسپکتروفتومتر نور عبوری یا بازتابی را به اجزای طول موجی کوچکتر تفکیک می کند و به سمت آشکارساز هدایت می کند. آشکارساز شدت نور منعکس شده در هر طول موج خاص را اندازه گیری، ثبت و دیجیتالی می کند و در نهایت، سیستم جمع آوری داده نیز اطلاعات جمع آوری شده را پردازش کرده و به یک سیستم نمایشگر ارسال می نماید.

از کجا می توان یک اسپکتروفتومتر با کیفیت خرید؟

تولید کننده دستگاه از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا که کیفیت و اعتبار دستگاه شما را تضمین می کنند و به شما این اطمینان را می دهند که نتایج اسپکتروفتومتر دقیق و صحیح می باشد.

شرکت بلورآزما سنجش نور یکی از تولید کنندگان برتر حوزه طیف سنجی و انواع آنالایزر اپتیکی و منابع نوری در ایران است و در سال اخیر توانسته است انواع دستگاه های اسپکتروفتومتر تک پرتو و دو پرتو را در انواع بازه های طول موجی و در قالب رومیزی و پرتابل روانه بازارهای داخلی و خارجی کند.

طراحی و مهندسی این دستگاه ها به گونه ای است که عملکرد و سرعت بسیار بالایی دارند و با برندهای داخلی و خارجی از جمله HACH رقابت تنگاتنگی دارند. برای اطلاعات بیشتر از مشخصه های فنی محصولات و یا دریافت مشاوره رایگان می توانید با مشاوران و کارشناسان این مجموعه تماس حاصل فرمایید.