اسپکتروفتومتر چیست و اجزای آن کدامند؟
اختراع اسپکتروفتومتر یا طیف سنج، انقلابی بسیار خوب در عرصه شناخت خواص نوری مواد بوجود آورد آن قدر که برخی از پروژه های علمی و زیستی بدون روش های اسپکتروفتومتری ممکن نمی باشد. اهمیت این روش آنقدر زیاد می باشد که در اکثر مقالات علمی حوزه شیمی و مواد، سر و کله آن ها پیدا می شود. در این مطلب از رشنولب سعی داریم تا مفاهیم اسپکتروفتومتری، اجزای این دستگاه و انواع آن را بررسی کنیم با ما همراه باشید.
اسپکتروفتومتر چیست؟
دستگاهی می باشد که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه گیری می نماید. اساس کار این دستگاه این گونه می باشد که با تابش الکترو مغناطیسی باعث جذب مواد شده و از روی شدت جذب هر ماده مقدار ماده یا همان غلظت ماده تعیین خواهد شد.
این دستگاه امکان این را نیز دارد که غلظت ای فوق العاده کوچک را نیز اندازه گیری نماید. بنابراین در تجزیه و تحلیل عنصرهای مولکولی همانند DNA و RNA نیز کاربرد دارد. بنابراین کاربرد اصلی آن در آزمایشگاه بیوشیمی می باشد.
اساس کار دستگاه اسپکتروفتومتر
به صورت کلی میزان نور جذب شده در یک ماده در حالت مایع بستگی به این دارد که غلظت آن در مایع چقدر می باشد. در صورتیکه ماده جامد باشد ابتدا باید در یک حلال شفاف حل شود تا به راحتی بتوانیم اندازه گیری نماییم. نمونه به همراه حلال در یک ظرف شفاف شیشه ای و یا ظرفی از جنس کوارتز ریخته می شود و در مقابل نور عبوری دستگاه اسپکتروفتومتر گذاشته می شود. در نظر داشته باشید که با استفاده از افزونه هایی بر روی دستگاه طیف سنج می توانیم نمونه های جامد و یا حتی گاز را هم آنالیز نماییم.
چگونه غلظت ماده با اسپکتروفتومتری تعیین می شود؟
در فرایند اسپکتروفتومتری با استفاده از رابطه ای که تاثیری بر روی غلظت ماده و میزان جذب نور عبوری از آن دارد می توانیم به راحتی رابطه غلظت – جذب هر ماده شیمیایی را مشخص نماییم.
این دستگاه دارای دو نوع منبع برای تولید نمودن نور می باشد و همچنین برای تولید نور مرئی و مادون قرمز نیز که دارای طول موج ۳۲۰ تا ۱۱۰۰ نانومتر باشند از لامپ های تنگستن یا هالوژن استفاده می شود. همچنین برای تولید امواج فرابنفش از لامپ دوتریوم با طول موج ۱۹۰ تا ۳۲۰ نانومتر استفاده می شود.
نوری که توسط این لامپ ها تولید می شود با استفاده از مونوکروماتور ها فیلتر می شود و سپس در طول مسیر با استفاده از چند منشوری و توری پراش، طول موج خاصی انتخاب و از شکاف عبور و یا حتی از متمرکز کننده پرتو عبور می نماید.
اجزای دستگاه اسپکتروفتومتر
- منبع نور یا لامپ اسپکتروفتومتر
نقش منبع نور در دستگاه اسپکتروفتومتر تولید انرژی تشعشعی می باشد. لامپ های تنگستنی محدوده طول موج گسترده ای را به صورت ممتد از خود منتشر می نمایند که این طول موج ها برای اندازه گیری در مناطق مختلف الکترمغناطیس و بخصوص در منطقه مرئی و فرابنفش استفاده می شود.
- سیستم کنترل ولتاژ
در این زوش طیف سنجی، باید شدت نور خروجی از لامپ ثابت باشد. چنانچه ولتاژ برق ورودی به دستگاه تغییر نماید، شدت نور لامپ نوشان پیدا میکند و باید تنظیم کننده ولتاژ در دستگاه نصب شود.
- مونوکروماتور
این بخش دستگاه طیف سنج، نور تولیدی توسط لامپ را به پرتوهای تک رنگ تبدیل می نماید. این عمل معمولا توسط منشور یا سیستم گریتینگ اجرا خواهد شد. این فیلترهای مونوکروماتورشیشه های رنگی هستند که بخش وسیعی از پرتوها را جذب کرده و فقط طول موج های محدودی را از خود عبور خواهد داد.
- سیستم گریتینگ
این سیستم در مونوکروماتور، طیفی موازی یا خطی تولید می نماید. این سیستم از صفحه ای صیقل داده شده با شکاف هایی موازی در فاصله های نزدیک به یکدیگر ساخته شده است. با فرود نور به سیستم grating، طیف های بسیار ظریفی به ازاء هر یک از خطوط سیستم grating تشکیل می شود.
سیستم منشوری
منشور هایی که در روش های اسپکتروفتومتری به کار رفته اند، شیشه هایی با لبه های تیز و به شکل هرمی هستند که به علت تفاوت در ضریب شکست، باعث تجزیه نور خواهند شد.
آشکار ساز
وظیفه آشکارساز دستگاه اسپکتروفتومتر، تبدیل انرژی نورانی به الکتریکی می باشد. این تبدیل متناسب با شدت نور فرودی به سطح حساس آن ها صورت می گیرد. فوتوسل های آشکارساز، ترکیبی از مواد حساس به نور هستند که به صورت لایه ای سطح خارجی آن ها پوشش داده شده اند.
مفسر دستگاه اسپکتروفتومتر
این دستگاه کار تفسیر انرژی الکتریکی خروجی از آشکارساز و نمایش داده ها به شکل قابل تفسیر برای کاربر می باشد. به طور معمول داده ها به شکل نموداری که شدت نور را برحسب میزان جذب نور نمایش می دهند، ارائه می شوند.
چنانچه در حوزه کاری خود به مشکلی برخورد کرده‌اید و در جستجوی فرد و یا شرکت‌های توانمند برای حل مشکلتان هستید می توانید با عضویت در سامانه گلوپ و ثبت مشکل خود با این افراد و شرکت ها ارتباط برقرار کنید.
برای مشاهده مطالب بیشتر به گلوپ پلاس مراجعه فرمایید.