آشنایی با دستگاه اسپکتروفتومتر

آشنایی با دستگاه اسپکتروفتومتر

تئوری:اسپکتروفتوم‌تر ناحیه مریی Spectrophotometer

روشهای طیف سنجی براساس بر هم کنش تابش الکترومغناطیسی با ماده بنیان گذاری شده است و چون امواج الکترومغناطیس، حاصل کاهش سرعت ذرات با بار الکتریکی است بنابراین توسط ماده جذب شده و سبب افزایش سرعت ذرات می‌گردد. علاوه بر این انرژی نورانی در بر هم کنش با ماده و جذب آن توسط ماده، باعث برانگیختن ماده به ترازهای انرژی بالا‌تر می‌گردد. بنابراین بسته به شدت و قدرت انرژی وارده به ذره با ماده بر هم کنش کرده و پدیده خاصی را سبب می‌گردد که اساس اندازه گیریهایی نظیر اسپکتروفتومتری را تشکیل می‌دهد. و می‌تواند شامل کلیه نواحی طیف الکترومغناطیس از اشعه گاما و ناحیه مریی تا امواج رادیویی باشد. در این رابطه، روشهای جذب، نشر، شکست، پراش (Diffraction) و پلاریزه شدن نور را می‌توان مورد توجه قرار داد که مهم‌ترین آن‌ها روشهای اسپکتروفتومتری جذبی و نشری و فلورسانس است.

طول موج نور مریی بیشتر و در نتیجه انرژی آن کمتر از UV است. در اثر تابش نور به ماده در آن نقل و انتقالات الکترونی صورت می‌گیرد، e‌ها تحریک شده و به سطوح انرژی بالا‌تر می‌روند. بسته به ساختمان شیمیایی جسم، نقل و انتقالات الکترونی مختلفی می‌تواند صورت گیرد، و محل جذب بستگی به ساختمان شیمیایی ماده دارد. بنابراین ازgmaxبرای شناسایی مواد استفاده می‌شود که طول موجی است که در آن حداکثر جذب صورت می‌گیرد و برای تعیین غلظت جسم مجهولgmaxرا به نمونه می‌تابانیم. مقدار جذب از قوانین جذب Bear & Lambert پیروی می‌کند و از رابطه A=e lcمحاسبه می‌شود.

معمولا در محدوده‌ای که جذب با غلظت رابطه خطی دارد، تعیین مقدار انجام می‌شود. اگر غلظت نمونه و استاندارد به هم نزدیک باشد و غلظت‌ها هم در محدوده خطی باشند، می‌توان با استفاده از تناسب محاسبات را انجام داد.

 

اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه اسپکتروسکوپ

اسپکتروفتوم‌تر از دو بخش اسپکتروم‌تر و فتوم‌تر تشکیل شده است. اسپکتروم‌تر بخشی است که نور منوکروم را ایجاد کرده و دارای منبع نور، عدسی، شکاف‌ها، منوکروماتور (صافی، منشور یا ((Grating system) می‌باشد. بخش فتوم‌تر دارای اسباب سنجش نور می‌باشد.

۱- منبع نورانی: منبع نور مورد استفاده در اسپکتروفتوم‌تر بسته به ناحیه مورد استفاده، متفاوت می‌باشد. برای نورهای مرئی از لامپ تنگستن استفاده می‌شود که نورهایی با طول موج بین ۳۵۰ تا ۸۰۰ نانوم‌تر ایجاد می‌کند. و برای نورهای ماوراء بنفش (UV) از لامپ جیوه، هیدروژن استفاده می‌شود. این لامپ‌ها در ناحیه بین ۲۰۰ تا ۶۰۰ نانوم‌تر بکار می‌روند. در دستگاههای پیشرفته‌تر هر دو نوع لامپ وجود دارد.

۲- عدسی‌ها: (آینه‌ها): برای کنترل کردن مسیر نور، وجود عدسی لازم است. به جای عدسی‌ها از آینه‌هایی که به شکل نیمدایره یا محدب ساخته شده‌اند می‌توان استفاده نمود.

۳- شکاف‌ها (slits): در هر اسپکتروفتومتری دو شکاف وجود دارد: یکی را شکاف ورودی و دیگری را خروجی می‌گویند. شکاف‌ها رل مهمی در جداکردن نور دلخواه با طول موج مشخص دارند. به همین جهت اندازه این شکاف‌ها بسیار مهم هستند. بیشتر دستگاه‌ها پیچی دارند که اندازه این شکاف‌ها را می‌توان برحسب احتیاج تغییر داد. هر چه طول این شکاف‌ها بیشتر باشد پهنای نور عبوری (band-pass) بیشتر بوده و دامنه طول موج آن نیز زیاد می‌باشد و به عبارت دیگر نورهای دیگری که مورد نیاز نیستند عبور می‌کنند. این نور اضافی را Stray light می‌نامند

۴- منوکروماتور (monochromators): اشعه نورانی پس از عبور از عدسی‌ها و شکاف مقدار و مسیر آن‌ها کنترل شده سپس به دستگاهی که می‌تواند نور پلی کروم را به منوکروم تبدیل کند وارد می‌شود. پس نوری با طول موج مشخص و انتخابی به وجود می‌آورند. دو نوع منوکروماتور وجود دارد منشور و Grating.

۵- محل نمونه: ظرف محتوی نمونه را سل یا کووت (cuvett) می‌نامند که از جنس شیشه، کوارتز یا پلاستیک است. برای اندازه گیری شدت رنگ محلول‌ها و بلانک بکار می‌رود. سلهای شیشه‌ای و پلاستیکی برای ناحیه مرئی به کار می‌رود و در ناحیه ماوراء بنفش از سل کوارتز استفاده می‌شود. طول سل‌ها معمولا ۱ سانتی متر است و سلهایی با طول cm ۱/۰تا cm ۱۰نیز موجود می‌باشد. محل قرار گرفتن نمونه بسته به اینکه دستگاه جایگاه جدا برای رفرنس (بلانک) دارد یا نه، Single beam و Double beam نام دارد. و کووت‌ها برحسب نوع شیشه و شکل چند نوع می‌باشند.

- کووتهای مکعبی: سطح مقطع این کووت‌ها مربع بوده و از جنس شیشه خالص (برای نورهای مرئی) و کوارتز (برای نور ماوراء بنفش) می‌باشند. شیشه نور مرئی را از خود عبور می‌دهد ولی نور ماوراء بنفش را به مقدار زیادی جذب می‌کند. کووتهای مکعب، گران و کارکردن و تمیز نگهداشتن آن‌ها دقت بسیار لازم دارد.

۲- کووتهای گرد: سطح مقطع این دسته از کووت‌ها گرد بوده و برای کارهای روزمره آزمایشگاهی بکار می‌روند. با همه دقتی که در ساختن کووت‌ها می‌شود، مکرر دیده می‌شود که آیا A دو کووت مشابه، یکسان نیست. برای جلوگیری از استفاده کووتهای ناجور باید آن‌ها را کالیبره نمود.

برای کالیبره کردن کووت‌ها محلولی را که نسبتا پایدار است مثل هموگلوبین با غلظت ۵۰ میلی گرم درصد میلی لیتر تهیه می‌نمایند. باید T این محلول در طول موج nm ۵۴۰برابر ۳/۰ ± ۵۰% باشد. راه دیگراینست که به جای کالیبره کردن کووت‌ها از یک کووت برای شاهد و استانداردو نمونه استفاده کنند.

۶- دتکتور (نور سنج): نور پس از عبور از عدسی‌ها و شکاف‌ها و منوکروماتور به محلول لوله آزمایش رسیده و از آنجا به نورسنج می‌رود. اسباب منوکروماتور، نور دلخواه و با طول موج مشخص را به لوله آزمایش می‌تاباند. رنگ این نور مکمل رنگ محلول است. اگر رنگ محلول سبز- آبی (مثل تعیین مقدار گلوکز بوسیله ارتو تولوییدین) به طول موج nm ۴۹۵-۴۷۵باشد رنگ فیلتر- منشور یا گریتینگ باید نارنجی یا نزدیک آن با طول موج بین nm ۶۲۰-۶۰۰باشد. چون رنگهای نارنجی مکملش سبز-آبی است. بنابراین وقتی منوکروماتور رنگ مکمل رنگ محلول را به لوله آزمایش می‌تاباند مقداری از آن به وسیله محلولی که در لوله وجود داشته و بستگی به غلظت مواد مورد آزمایش دارد، جذب شده و بقیه آن به نورسنج می‌رسد. نورسنج با تبدیل انرژی نورانی به انرژی الکتریکی قادر است که مقدار جذب این نور را به وسیله محلول و یا درصد ترانس – می‌تانس آن اندازه گیری نماید. دتکتور‌ها شامل انواع فتوشیمیائی، فتوالکتریکی و حرارتی می‌باشد که در ناحیه مرئی و ماوراء بنفش از دتکتورهای فتوالکتریکی مانند فتوولتتیک و فتوتیوب و فتومولتی پلایر تیوب استفاده می‌شود.

۷- رکوردر (الکتریک سنج) در اسپکتروفتوم‌تر احتیاج به دستگاهی است که جریان الکتریکی دتکتور را اندازه بگیرد. دو سیستم گالوانوم‌تر و نول پوینت وجود دارد که در اسپکتروفتومترهایی که دارای نواحی مرئی باشند معمولا از یک گالوانوم‌تر یا صفحه دیجیتالی استفاده می‌شود. دیاگرام زیر، طرح یک اسپکتروفتوم‌تر ساده را نشان می‌دهد.

آدرس این کتاب :