اسپکتروفتومتر
اسپکتروفتومتر دستگاهی است برای اندازه گیری غلظت مایعات که از 2 قسمت اسپکترو و فوتومتر تشکیل شده است. اسپکترومتر نور ثابت با طول موج دلخواه به وجود می آورد پس از عبور نور از محلول ، نور باقی مانده به قسمت فتومتر می رود.
فتومتر نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند سپس پردازش می کند تا کمیت مورد نظر بدست آید.
این دستگاه نور سفید را توسط منبع نوری از یک محفظه همگرا عبور می دهد سپس به یک منشور برخورد می
کند و بعد از برخورد با آینه ، آینه نور را به ظرف محلول فرستاده و بعد از عبور از محلول به سمت فتوسل می رود و با عبور از آمپلی فایر ، مقایسه گر ، محاسبه گر نتیجه به دست آمده را بر روی مانیتور ظاهر می نماید.
دستگاه اسپکتروفتومتر یا طیف سنجی در واقع برهم کنش نور با ماده را مورد بررسی قرار می دهد.
دستگاههای اسپکتروفتومتر فرا بنفش / مرئی به عنوان پر مصرف ترین دستگاههای اسپکتروفتومتر در آزمایشگاه بوده که در آن با توجه به میزان عبور و جذب ، غلظت مواد در یک نمونه تعیین می گردد.
عموماً منابع نوری قابل استفاده در این دستگاه یک لامپ هالوژن تنگستن، برای نور مرئی و یک لامپ دوتریم
برای نورUV می باشد.اساساً این دستگاه برای اسپکتروفتومتری مایعات طراحی شده ولی نمونه های جامد شفاف و گازها را نیز می توان مورد آنالیز و بررسی قرار داد.
محدوده کاری دستگاه از ١٩٠ تا ١١٠٠ نانومتر می باشد. این دستگاه دارای قابلیت آنالیز تک طول موجی و یا روبش طیفی است.
اسپکتروفتومترها، با عبور طول موج‌های مشخصی از انرژی تابشی (نور) از یک آنالیت، غلظت آن را را در یک محلول تعیین می‌کنند.
به دلیل تفاوت در ساختار ماده، تعداد و آرایش گروه‌ها، اتمها و مولکولها نور را در طول موج‌های خاص با الگوی طیف مشخص، جذب می‌کند.
بر اساس قانون بیر – لامبرت مقدار نوری که در این طول موج مشخص جذب می‌شود مستقیماً با غلظت آن نمونه شیمیایی متناسب است.
اجزا دستگاه:
شش قسمت اصلی در ساختمان اسپکتروفتومترها وجود دارد که عبارتند از:
۱) منبع نور
۲) مونوکروماتور
۳) متمرکز کننده پرتو
۴) محل نمونه
۵) آشکارساز
۶) دستگاه نمایش خروجی
توضیحات اجزای دستگاه اسپکتروفتومتر
1) منبع نور:
منبع نور در اثر افزایش حرارت به کمک الکتریسیته در یک لامپ تامین می شود شرایط اصلی این منبع شدت کافی، پایداری و پیوستگی اجزاء آن است. برای تامین نور مرئی از لامپ های تنگستن (با طول موج تولیدی بین nm ۹۰۰-۳۳۰) استفاده می شود. برای تولید پرتوهای فرابنفش از لامپهای هیدروژنی یا دوتریومی (با طول موج nm 450 -200) بهره گرفته می شود.
۲) تکفام ساز ((Monochromator:
این قسمت دستگاه پرتو چند فام را به پرتو تکفام تبدیل می کند این عمل ممکن است توسط منشور یا سیستم گریتینگ انجام شود. فیلترها شیشه های رنگی هستند که بخش اعظم پرتوها را جذب کرده و فقط طول موج های محدودی را عبور می دهند. فیلترها باید پرتویی را که آنالیت جذب می کند از خود عبور دهند.
منشورها و سیستم گریتینگ بر اساس اختلاف ضریب شکست می توانند طول موجهایی حتی با پهنای ۱/۰ نانومتر تولید کنند.سیستم گریتینگ در اصل یک صفحه صیقلی است که تعداد زیادی خطوط نازک و موازی بر روی آن حک شده و کار منشور را به نحو بهتری انجام می دهد.
۳) متمرکز کننده پرتو (Focusing device):
با ترکیبی از عدسی ها شکاف بین دو تیغه باریک فلزی و آیینه ها در مسیر پرتو تابش پرتوها مواز ی می شوند و با تنظیم عرض شکاف می توان عرض پرتو را تنظیم کرد. هر قدر عرض شکاف نور بکار رفته کمتر باشد کیفیت پرتوها بهتر خواهد بود.
۴) محل نمونه:
کووتها (Cuvet) قسمتی از دستگاه هستند که نمونه مورد نظر یا بلانک در آن قرار می گیرد این بخش معمولا به صورت استوانه ای یا مستطیلی بوده از شیشه کوارتز یا پلاستیک ساخته شده است.
کووتهای پلاستیکی و شیشه ای برای محدوده مرئی بکار می روند. به دلیل جذب پرتوهای با طول موج کمتر از ۳۵۰ نانومتر توسط کووتهای شیشه ای برای محدوده فرابنفش از کووتهای گران قیمت کوارتزی یا سیلیسی استفاده می شود.
۵) آشکارسازها (Detectors):
آشکارسازها دستگاههایی هستند که یک نوع از انرژی را به نوع دیگری تبدیل می کنند و معمولا به سه گروه اصلی تقسیم می شوند: ۱- فتوالکتریکی ۲- فتوشیمیایی ۳- حرارتی. در دستگاههای اسپکتروفتومتر از آشکارسازهای فتوالکتریکی استفاده می شود. فتوسل و فتوتیوب از ساده ترین آشکارسازها می باشند.
فتوترانزیستورها و فتودیودها نیز برای این منظور استفاده می شوند. برای اندازه گیری نورهای ضعیف از (Photomultiplier Tubes) PMT بهره گرفته می شود. PMTها سریعتر جواب می دهند وعلاوه بر حساسیت بالا با دوام تر از سایر آشکارسازها می باشند.
۶) دستگاه نمایش خروجی
این قسمت می تواند یک گالوانومتر صفحه ثبات اسیلوسکوپ یا صفحه نمایشگر کامپیوتر با نرم افزارهای متنوع باشد.
spectrophotometer
What is a Spectrophotometer?
UV-visible-NIR spectroscopy
A UV-visible-NIR spectrophotometer, such as used in CRAIC Technologies microspectrophotometers, measures the intensity of electromagnetic energy wavelength by wavelength.
How does a Spectrophotometer Work?
The spectrophotometer is an optical instrument for measuring the intensity of light
relative to wavelength. Electromagnetic energy, collected from the sample, enters the
device through the aperture (yellow line) and is separated into its component wavelengths by the holographic grating. Simply put, the grating acts to separate each
color from the white light.
Separated light
The separated light is then focused onto a CCD array detector where the intensity of each wavelength (or each color if in the visible region) is then measured by a pixel of the array.
The CCD is then read-off to a computer and the result is a spectrum which displays the intensity of each wavelength of light.
An example would be a spectral measurement of the visible range which we perceive of as color.
White light would enter the monochromator and be separated into a rainbow of each color. This rainbow, with blue light on one end and red on the other, would be focused on to the CCD.
Each pixel of the CCD would then measure the intensity of a color. The results would be
a spectrum such as the one shown below. As shown, the blue pixels emit blue light, the
green pixels emit in the green portion of the spectrum and the red pixels emit red light.
CRAIC Technologies builds microspectrophotometers. These devices integrate the spectrophotometer with a microscope to enable one to measure the spectra but of microscopic sample areas.
Microspectrophotometers are also used to measure fluorescence, photoluminescence, thin film thickness measurements, microcolorimetry, for imaging and much more.
Microspectrophotometers are used for diverse applications such as colorimetry of pixels on flat panel displays, reflectometry of vitrinite coal and thin film thickness measurements.
Why use a Spectrophotometer?
