اسپکتروفتومتر چیست؟

تعریف اسپکتروفتومتر

در یک تعریف ساده، اسپکتروفتومتر یک دستگاه اندازه گیری رنگ است که برای ثبت و ارزیابی رنگ محصولات استفاده می شود. به عنوان بخشی از یک برنامه کنترل رنگ، به ویژه در یک محیط های صنعتی که اجزاء در مقیاس های مختلفی تولید می شوند و به عنوان یک کل جدایی ناپذیر در مرحله مونتاژ گرد هم می آیند، صاحبان برند، طراحان، تأمین کنندگان و سازندگان از اسپکتروفتومتر ها برای نظارت و تعیین رنگ استفاده می کنند. اما اجازه بدهید که تعریف جامع تری از دستگاه اسپکتروفتومتر ارائه دهیم تا اهمیت این ابزار شگفت انگیز بیش از پیش مشخص شود.

در علم اپتیک، طیف سنجی جذبی تکنیکی است که در آن میزان جذب تابش الکترومغناطیسی توسط یک نمونه به عنوان تابعی از طول موج یا فرکانس اندازه گیری می شود و اسپکتروفتومتر دستگاهی است که این اندازه گیری را انجام می دهد.

به عبارت دیگر، مواد با توجه به ساختار الکترونی که دارند و امواج الکترومغناطیسی (که بیشتر با نور مرئی آن را می شناسیم)، بسته به محدوده طیف طول موجی که دارند با یکدیگر برهمکنش دارند. یعنی وقتی که یک پرتو نور به یک محلول می تابد، بخشی از نور توسط مولکول های محلول جذب می شود، بخشی از نور ممکن است از آن عبور کند. دستگاه اسپکتروفتومتر با آنالیز بخش نوری عبوری از ماده، می تواند به برخی از ویژگی های ان ماده، مانند غلظت یا ترکیب آن پی ببرد.

اگر شدت نور فرودی را پیش از عبور از نمونه را (I0) در نظر بگیریم و شدت نور عبوری پس از عبور (I) باشد، در این صورت میزان جذب نور توسط ماده مورد نظر (A) که در یک طول موج خاصی اتفاق می افتد و برای هر ماده ای منحصر به فرد است، با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود.

A = log (I0/I)

از طرفی بر طبق قانون بیر-لامبرت، میزان جذب نور توسط یک نمونه مستقیماً با غلظت آن مرتبط است، که بیان می کند که مقدار جذب، متناسب با غلظت نمونه و طول مسیر نور در نمونه است. بنابراین با اندازه گیری میزان جذب نمونه در یک طول موج مشخص می توان غلظت آن را تعیین کرد.

A=.c.L

اسپکتروفتومتر ها می توانند تقریباً برای هر چیزی، از جمله مایعات، پلاستیک، کاغذ، فلز، پارچه و نمونه های رنگ شده، اندازه گیری و آنالیزهای کمی ارائه دهند.

پیکربندی اسپکتروفتومتر ها

به طور کلی، اسپکتروفتومتر ها در دو پیکربندی مختلف تک پرتو و دو پرتو هستند که مکانیزم کلی عملکرد آنها مشابه است اما تفاوت کلیدی آنها در تعداد مسیرهای نوری است که در ادامه توضیح خواهیم داد.

اسپکتروفتومتر دو پرتو

یک دستگاه اسپکتروفتومتر دو پرتو پرتو، شدت نور را بین دو مسیر نوری مقایسه می کند. به عبارت ساده تر، منبع نور به دو پرتو تقسیم می شود که یکی از پرتوها از ماده نمونه عبور می کند و شدت قبل و بعد عبور نور اندازه گیری می گردد و پرتو دیگر، از ماده مرجع یا استاندارد عبور می کند. مزیت دو پرتو بودن دستگاه، کنترل میزان شدت نور و جبران افت آن است و بنابراین، خروجی دقیقی خواهیم داشت و تمامی طول موج ها آنالیز می شوند.

اسپکتروفتومتر تک پرتو

در یک اسپکتروفتومتر تک پرتو، نور تنها یک مسیر مستقیم را طی می کند و شدت نور نسبی پرتو قبل و بعد از قرار دادن نمونه آزمایشی اندازه گیری می شود.

منظور از مسیر نوری یک اسپکتروفتومتر چیست؟

مسیر نوری در یک اسپکتروفتومتر، به مسیری اطلاق می شود که نور در داخل دستگاه طی می کند و معمولاً شامل اجزای زیر است:

منبع نور

اسپکتروفتومتر از یک منبع نور برای تولید طیف پیوسته ای از امواج الکترومغناطیسی استفاده می کند که انواع رایج منابع نور شامل لامپ های هالوژن-تنگستن، لامپ های دوتریوم و ال ای دی ها هستند.

شکاف ورودی

 نور ساطع شده از منبع، از یک شکاف ورودی یا فیلتر عبور می کند و معمولاً عرض شکاف، برای کنترل میزان نور ورودی به دستگاه قابل تنظیم است و برحسب آن میتوان میزان رزلوشن دستگاه را نیز کنترل کرد.

عدسی های موازی ساز

معمولاً برای افزایش دقت و جلوگیری از اتلاف نور، از تعدادی عدسی موازی ساز یا جمع کنند نیز در ساختار اسپکتروفتومتر ها استفاده می شود تا نور واگرای منبع را به پرتوهای نور موازی و یکپارچه تبدیل کند.

مونوکروماتور یا بخش اسپکترومتر

وظیفه تک رنگ ساز، انتخاب و ارسال تنها طول موج های خاصی از نور است و معمولاً در سیستم آنها از یک توری پراش یا منشور به کار می رود که نور ورودی را پراکنده می کند و تنها به طول موج مورد نیاز اجازه عبور می دهد.

محفظه نمونه

 کووت یا محفظه نمونه، جایی است که ماده مورد آزمایش در آنجا در معرض تابش نور قرار می گیرد. نمونه ممکن است بسته به ترکیب و ساختار الکترونی آن، طول موج های خاصی از نور را جذب کند. معمولاً جنس کووت ها از کوارتز است اما بسته به ماده مورد آنالیز و ناحیه طول موجی مورد بررسی از جنس های متفاوتی از کووت استفاده می شود.

آشکارساز

 نور عبوری یا منعکس شده از نمونه توسط یک حسگر حساس به نور مانند فتودیود، CCD و CMOS تشخیص داده می شود. آشکارساز نور را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کند.

پردازش داده ها

 سیگنال الکتریکی ثبت شده توسط آشکارساز توسط دستگاه های الکترونیکی اسپکتروفتومتر پردازش می شود تا مقادیر جذب یا عبور در طول موج انتخاب شده به دست آید.

کاربرد اسپکتروفتومتر

آزمایشگاه ها از دستگاه های اسپکتروفتومتر برای اهداف مختلفی استفاده می کنند، از جمله:

آنالیزهای کمی

 اسپکتروفتومتر ها معمولاً برای اندازه گیری غلظت یک ماده در نمونه استفاده می شوند. با اندازه گیری مقدار نور جذب شده یا منتقل شده توسط یک نمونه، یک اسپکتروفتومتر می تواند اندازه گیری دقیقی غلظت انجام دهد و بر این اساس، آنالیزی کمی صورت می گیرد.

آنالیز کیفی

 با تجزیه و تحلیل طیف جذب یا عبور یک ماده، می توان وجود ترکیبات یا گروه های عاملی خاص را در یک نمونه شناسایی کرد.

مطالعات سینتیک

برای اندازه گیری سرعت واکنش های شیمیایی نیز از اسپکتروفتومتر ها استفاده می شود. با نظارت بر تغییرات جذب یک واکنش دهنده یا محصول در طول زمان، دانشمندان می توانند سرعت واکنش، مکانیزم های واکنش و اثر متغیرهای مختلف بر واکنش را مطالعه کنند.

سنجش های بیولوژیکی و بیوشیمیایی

 اسپکتروفتومتر ها به طور گسترده در تحقیقات بیولوژیکی و بیوشیمیایی برای اندازه گیری فعالیت آنزیم ها، تعیین غلظت پروتئین و آنالیز مسیرهای متابولیک استفاده می شوند.

آنالیز دارو

اسپکتروفتومتر در آزمایشگاه های داروسازی برای آنالیز داروها و تعیین غلظت آنها استفاده می شود، به ویژه اسپکتروفتومتر های UV-Vis که برای تعیین کمیت داروها در فرمولاسیون یا مایعات بیولوژیکی مفید هستند، زیرا بسیاری از مولکول های دارو نور را در محدوده UV یا قابل مشاهده جذب می کنند.

پایش محیطی

 اسپکتروفتومتر ها برای انالیز نمونه های آب، خاک و هوا از نظر وجود آلاینده ها استفاده می شوند. با اندازه گیری طیف جذب نمونه، محققان می توانند آلاینده ها را شناسایی و کمیت یابی کنند و اطلاعات مهمی را برای نظارت بر محیط زیست و انطباق با مقررات ارائه دهند.

از کجا یک اسپکتروفتومتر مناسب و با کیفیت تهیه کنیم؟

انواع اسپکتروفتومتر ایرانی شرکت بلورآزما سنجش نور طوری طراحی شده اند که بالاترین عملکرد مهندسی شده را ارائه می دهند و نسبت به رقبای داخلی و خارجی خود از جمله HACH، از کیفیت و دقت قابل قبولی برخوردار هستند.

دستگاه های اسپکتروفتومتر تولیدی این شرکت تمام اتوماتیک بوده و امکان اندازه گیری چند نمونه به طور همزمان را برای شما فراهم می کنند. بعلاوه، دستگاه ها مجهز به مانیتور هستند که نیاز به سیستم کامپیوتری اضافه را نیز حذف می کند و از این رو مقرون به صرفه تر از نمونه های دیگر است.

دستگاه ها از نظر نرم افزاری، عملکردهای متنوعی را کنترل می کنند و از این رو هم امکان آنالیز کمی وجود دارد و هم آنالیز کیفی امکان پذیر است. تمامی محصولات نیز دارای حداقل دو سال گارانتی و 15 سال خدمات پس از فروش هستند.

جهت دریافت مشاوره رایگان یا خرید اسپکتروفتومتر، با کارشناسان تیم بلورآزما حاصل فرمایید تا راهنمایی های لازم را ارائه دهند. ضمناً برای مراکز دولتی، تسهیلات ویژه ای در نظر گرفته شده است.

شرکت دانش بنیان بلورآزما طراح و تولید کننده اسپکتروفتومتر های تمام اتوماتیک و مانیتوردار در ایران به همراه ریجنت