اسپکتروفتومتر

اسپکتروفتومتر وسیله ای است که میزان شدت نور جذب شده توسط محلول نمونه را به عنوان تابعی از طول موج اندازه گیری می کند.

این روش اندازه گیری میزان نور جذب شده از طریق محلول نمونه به عنوان اسپکتروفتومتری شناخته می شود.

موارد استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر شامل تجزیه و تحلیل کمی ترکیبات شناخته شده مختلف در یک مخلوط است.

در زمینه های مختلف مانند شیمی ، بیوشیمی ، مهندسی شیمی و غیره استفاده می شود.

این ابزار توسط دانشمندان نیز برای اهداف مختلف استفاده می شود.

دستگاه طیف سنج توسط آرنولد جی بکمن در سال 1940 اختراع شد.

طیف سنجی – در دستگاه اسپکتروفتومتر ، معمولاً از منابع تابش اشعه ماوراء بنفش لامپهای هیدروژن و دوتریوم استفاده می شود و برای تابش ناحیه visible  قابل مشاهده از لامپ رشته ای تنگستن استفاده می شود.

یک مونوکروماتور برای حل تشعشع پلی کروماتیک در طول موج های جداگانه و تمایز آنها به نوارهای بسیار باریک استفاده می شود.

  یک مونوکروماتور شامل کولیماتور ، منشور یا گریتینگ و شکاف است.

محلول نمونه به داخل کووت یا ظروف نمونه برده می شود.

  یک آشکارساز برای تشخیص جریان استفاده می شود.

به طور کلی ، از سلول های فتوسل به عنوان آشکارساز استفاده می شود.

بنابراین ، روی اثر فوتوالکتریک کار می کند.

جریانی که آشکارساز تشخیص می دهد متناسب با شدت نور است بنابراین به طور غیر مستقیم شدت نور را اندازه گیری می کند.

تفاوت بین اسپکترومتری و اسپکتروفتومتر

با اسپکترومتر ، ما می توانیم طول موج نور جذب شده و نور منعکس شده را اندازه گیری کنیم در حالی که با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر ، می توان شدت نسبی نور جذب شده و منعکس شده را اندازه گیری کرد.

کاربردهای دستگاه اسپکتروفتومتر

• از اسپکتروفتومتر برای آگاهی از غلظت املاح بی رنگ یا رنگی در محلول استفاده می شود.

• این برای تعیین سرعت واکنش با اندازه گیری سرعت تشکیل و ناپدید شدن استفاده می شود.

• در علوم پزشکی قانونی استفاده می شود.

• در زیست شناسی مولکولی استفاده می شود. ما می توانیم رشد میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها را با دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه گیری کنیم.

• دستگاه اسپکتروفتومتر UV در صنعت داروسازی برای تعیین ترکیب داروها استفاده می شود.

• در صنایع غذایی و رنگ استفاده می شود.

• در بررسی کیفیت آب استفاده می شود.

• خون توسط دستگاه اسپکتروفتومتر تجزیه و تحلیل می شود.

• در تشخیص بیماریها استفاده می شود.

• از این ماده در تشخیص ناخالصی های ترکیبات آلی استفاده می شود.

دستگاه اسپکتروفتومتر برای چه مواردی استفاده می شود؟

اسپکتروفتومتری یک روش استاندارد و ارزان برای اندازه گیری جذب نور یا میزان مواد شیمیایی در محلول است.

اسپکتروفتومتر از پرتو نوری استفاده می کند که از نمونه عبور می کند و هر ترکیب در محلول نور را در طول موج معینی جذب یا منتقل می کند.

طیف سنجی چگونه کار می کند؟

اسپکتروفتومتری روشی است برای اندازه گیری میزان جذب یک ماده شیمیایی با اندازه گیری شدت نور هنگام عبور یک پرتو نور از محلول نمونه.

اصل اساسی این است که هر ترکیب نور را در محدوده خاصی از طول موج جذب یا منتقل می کند.

دستگاه اسپکتروفتومتر چه چیزی را اندازه گیری می کند؟

اسپکتروفتومتر (همچنین به عنوان طیف سنج UV-Vis نیز شناخته می شود)

در تحقیقات دانشگاهی (به ویژه آزمایشگاه های شیمی و زیست شناسی) از اصطلاح اسپکتروفتومتر به طور خاص برای اشاره به طیف سنجی استفاده می شود که میزان جذب نور توسط نمونه را اندازه گیری می کند و این تعریف در اینجا مورد استفاده قرار می گیرد.

اسپکتروفتومتر چه مزایایی دارد؟

مزیت یک دستگاه طیف سنج ماوراء بنفش – نور مرئی (طیف سنج UV -Vis) توانایی تجزیه و تحلیل سریع آن و استفاده آسان از آن است.

  در تحقیقات نجومی ، دستگاه اسپکتروفتومتر UV / Vis به دانشمندان در تجزیه و تحلیل کهکشان ها ، ستارگان نوترونی و دیگر اجرام آسمانی کمک می کند.

اصل اساسی طیف سنج چیست؟

عملکرد اساسی هر طیف سنج این است که نور را بشکند ، آن را به اجزای طیفی اش تقسیم کند ، سیگنال را به عنوان تابعی از طول موج دیجیتالی کند و آن را بخواند و از طریق کامپیوتر نمایش دهد.

واحد جذب چیست؟

میزان جذب در واحد جذب (Au) اندازه گیری می شود که مربوط به عبور است

به عنوان مثال

 1Au is equal to 10% transmittance, ~2.0Au is equal to 1% transmittance

دستگاه اسپکتروفتومتر چه محدودیت هایی دارد؟

طیف سنجی یک تکنیک معمولی و ارزان است.

  با این حال ، دارای چندین محدودیت است ، از جمله حساسیت و انتخاب پذیری پایین.

  تعیین اسپکتروفتومتری ید در آب دریا شامل واکنش بیش از حد I2 در شرایط اسیدی به شکل I2 بود.

آیا دما بر قرائت اسپکتروفتومتر تأثیر می گذارد؟

دما: آیا دمای اتاقی که اسپکتروفتومتر خود را در آن نگهداری می کنید بین 21 تا 25 درجه سانتی گراد است و ثابت است؟

  حتی در یک اتاق با دمای کنترل شده ، نور خورشید می تواند دستگاه را گرم کرده و منجر به اندازه گیری های نادرست شود.

سه جزء اصلی اسپکتروفتومتر چیست؟

دستگاه اسپکتروفتومتر از سه جزء اصلی تشکیل شده است: منبع نور ، نوری برای ارسال و جمع آوری نور و یک آشکارساز.

آیا اندازه کووت بر جذب آن تأثیر می گذارد؟

جذب مستقیماً متناسب با طول مسیر نور (l) است که برابر با عرض کووت است

چگونه جذب را  افزایش می دهید؟

بر اساس این قانون ، جذب و غلظت مستقیماً متناسب است.

  اگر غلظت اصلی را افزایش دهید ، جذب افزایش می یابد و اگر محلول را رقیق کنید (که به معنی کاهش غلظت اصلی است) ، جذب به نسبت مستقیم کاهش می یابد.

Difference between spectrometer and spectrophotometer

By spectrometer, we can measure the wavelength of absorbed light and reflected light while by using spectrophotometer, we can measure the relative intensity of light absorbed and reflected.

اسپکتروفتومترهای UV-Vis از چه منابع نوری استفاده می کنند؟

منبع نور ایده آل در تمام طول موجها با سر و صدای کم و پایداری درازمدت خروجی شدت ثابتی را ایجاد می کند.

متأسفانه چنین منبعی وجود ندارد.

 از دو منبع نور مختلف معمولا در طیف سنجی UV-Vis استفاده شده است:

از لامپ قوس دوتریوم برای ایجاد پیوستاری با شدت خوب در ناحیه UV و شدت مفید در ناحیه مرئی استفاده شد.

لامپ تنگستن-هالوژن شدت خوبی را در تمام محدوده قابل مشاهده و بخشی از طیف UV نشان داد.

اخیراً ، از یک لامپ فلش زنون بیشتر استفاده می شود.

استفاده از لامپ فلش زنون به عنوان منبع واحد مزایای قابل توجهی نسبت به استفاده از دو لامپ معمولی دارد.

لامپ قوس دوتریوم (D2)

لامپ قوس دوتریوم از تخلیه قوس از گاز دوتریوم استفاده می کند و یک پیوستار با شدت خوب در ناحیه ماوراء بنفش ایجاد می کند و شدت مفید در منطقه قابل مشاهده ، 185 تا 400 نانومتر.

 اگرچه لامپهای قوس دوتریوم مدرن دارای نویز سیگنال کمی هستند ، اما نویز ناشی از لامپ اغلب عامل محدود کننده در عملکرد کلی نویز ابزار است.

نیمه عمر (زمان مورد نیاز برای کاهش شدت تا نصف مقدار اولیه) تقریباً 1000 ساعت است.

 این نیمه عمر کوتاه به این معنی است که لامپ D2 باید نسبتاً مکرراً تعویض شود.

لامپ تنگستن-هالوژن

لامپ تنگستن-هالوژن از یک رشته استفاده می کند. هنگامی که جریانی از رشته عبور می کند ، گرم می شود و نور ساطع می کند.

 این لامپ در بخشی از طیف UV و در کل محدوده قابل مشاهده و NIR (350 تا 3000 نانومتر) شدت خوبی دارد.

این نوع لامپها دارای سر و صدای بسیار کم و رانش کم هستند و عموماً دارای عمر مفید 10000 ساعت هستند.

در دستگاه های اسپکتروفتومتر UV-Vis که از لامپ D2 و لامپ تنگستن هالوژن استفاده می کنند ، یا از منبع برای جابجایی بین لامپ ها در صورت لزوم استفاده می شود ، یا از نور دو منبع مخلوط می شود تا یک منبع پهن باند واحد تولید شود.

فلاش لامپ زنون

یک لامپ فلش زنون برای مدت بسیار کوتاهی نور را در حالت چشمک زن ساطع می کند. از آنجا که فقط برای مدت کوتاهی و فقط در هنگام اندازه گیری نمونه ساطع می شود ، عمر طولانی دارد.

نمونه در زمان اندازه گیری فقط با نور تابش می شود. این زمان روشنایی کوتاه ، چراغ فلش زنون را برای اندازه گیری نمونه هایی که ممکن است به photobleaching حساس باشند مناسب می کند.

 در صورت قرار گرفتن در معرض طولانی مدت ثابت توسط یک منبع نوری پیوسته ، می توان photobleaching را روی نمونه های حساس مشاهده کرد.

لامپ فلش زنون با شدت زیاد از 185 تا 2500 نانومتر ساطع می کند ، این بدان معناست که نیازی به منبع نوری ثانویه نیست.

 چراغ قوه زنون ممکن است سالها قبل از نیاز به تعویض مورد استفاده قرار گیرد و نیازی به زمان گرم شدن ندارد ، و آن را به یک انتخاب محبوب تبدیل کرده است.

از فلاش های زنون در دستگاه های اسپکتروفتومتر Agilent Cary 60 و Cary 3500 UV-Vis استفاده می شود.

Single Beam Vs Double beam Vs Dual Beam

تفاوت بین اسپکتروفتومتر تک پرتو و دو پرتو یی single beam and double beam  چیست؟

اسپکتروفتومتر تک پرتو Single beam

ساده ترین دستگاه اسپکتروفتومتر UV-Vis دارای یک سیستم نوری تک پرتو است که در آن نور تک رنگ از نمونه و سپس به آشکارساز منتقل می شود.

این طراحی ساده به این معنی است که از اجزای نوری کمتری استفاده می شود و اندازه و هزینه دستگاه را کاهش می دهد.

با این حال ، قبل از اندازه گیری نمونه ، باید نمونه اولیه یا blank  اندازه گیری شود.

برای اندازه گیری مایعات ، قرائت اولیه گرفته می شود تا امکان جذب کووت و حلال مورد استفاده را فراهم کند.

با سیستم تک پرتو ، خط پایه baseline  باید جدا از نمونه اندازه گیری شود.

قرائت های جداگانه بدین معناست که اگر بین شدت خط و عملکرد نوری سیستم ، بین خط پایه و نمونه ای که خوانده می شود تنوع وجود داشته باشد ، اندازه گیری ممکن است از دقت کمتری برخوردار باشد.

 این نادرستی باعث نگرانی نمونه های اندازه گیری شده است که زمان زیادی طول می کشد یا جایی که ممکن است در طول زمان متفاوت باشد.

 در عمل ، این بدان معناست که یک اندازه گیری baseline/blank باید در صورت استفاده از یک سیستم پرتو واحد ، به طور مکرر و منظم در طول جلسه اندازه گیری اجرا شود.

اسپکتروفتومتر دو پرتو Double beam

بسیاری از ابزارهای UV-Vis از تنظیم نوری دو پرتو استفاده می کنند ، جایی که نور ساطع شده از تک رنگ به دو پرتو تقسیم می شود: یک پرتو مرجع و یک پرتو نمونه.

نور معمولاً با یک جزء نوری مانند چرخ دوار که دارای قسمت آینه ای است ، یا یک آینه نیمه نقره ای به نام تقسیم کننده پرتو تقسیم می شود.

هر پرتو از طریق مسیرهای نوری جداگانه وارد محفظه نمونه می شود. از آنجا که دو پرتو با طول موج یکسان در دسترس هستند ، baseline/blank و نمونه را می توان همزمان اندازه گیری کرد.

این بدان معناست که اندازه گیری نمونه را می توان برای نوسانات ابزار در زمان واقعی تصحیح کرد.

 این تصحیح در زمان واقعی اندازه گیری بسیار دقیق را ارائه می دهد.

نمودار شماتیک سیستم نوری دو پرتو ، با آشکارسازهای دوگانه.

اسپکتروفتومتر دو پرتو Dual beam

یکی دیگر از طرح های طیف سنجی جدیدتر ، از طرح نوری دوتایی با آشکارساز نمونه و مرجع استفاده می کند.

آشکارساز مرجع برای اصلاح نوسانات روشنایی لامپ برای هر اندازه گیری استفاده می شود ، در حالی که حلال یا خالی (در مورد نمونه جامد) در موقعیت نمونه اندازه گیری می شود و پس از جمع آوری از طیف نمونه کم می شود.

 با پیشرفت در زمینه الکترونیک و نرم افزار ، این طراحی فرآیند اندازه گیری را ساده نگه می دارد و احتمال خطای کاربر را به دلیل عدم تطابق کووت یا قرار دادن نادرست نمونه کاهش می دهد.

طراحی دوتایی دارای عملکرد یکسانی است که در دستگاه معمول دوتایی انجام می شود ، در حالی که طراحی دوتایی در حال حاضر معمولاً مختص ابزارهای درجه تحقیق research-grade است.

تفاوت بین اشعه ماوراء بنفش UV و طیف سنجی مرئی Visible چیست؟

اسپکتروفتومترهای (UV-Vis) از یک منبع نور برای روشن کردن نمونه ای با نور فرابنفش تا محدوده طول موج مرئی طیف الکترومغناطیسی (معمولاً 190 تا 900 نانومتر) استفاده می کنند.

  محدوده اشعه ماوراء بنفش UV از 100 تا 400 نانومتر و محدوده مرئی Visible از حدود 400 تا 800 نانومتر است.

تفاوت بین طیف سنجی UV-Vis و طیف سنجی IR چیست؟

هر دو مولکولهای طیف سنجی مادون قرمز (IR) و UV-Vis با استفاده از تابش الکترومغناطیسی کاوش می کنند.

  طیف سنجی IR از محدوده طول موج طولانی تر و با انرژی کمتر استفاده می کند ، به طور معمول 4000 تا 400 سانتیمتر در متر (2500 تا 25000 نانومتر) اما این می تواند تا 7000 تا 350 سانتی متر در 1 (1400 تا 28000 نانومتر) گسترش یابد.

اسپکتروفتومترهای UV-Vis از UV تا محدوده طول موج مرئی ، معمولاً 190 تا 900 نانومتر استفاده می کنند.

طیف سنجی UV-Vis در سوالات قبلی به تفصیل شرح داده شده است.

  طیف سنجی IR تکنیکی است که از طیف سنج IR (معمولاً FTIR) برای اندازه گیری انرژی نوری مورد نیاز برای شروع ارتعاشات مولکولی در نمونه استفاده می کند.

هر گروه عملکردی در یک مولکول دارای ارتعاشات منحصر به فردی است که در نوارهای مختلف طیف IR منعکس می شود.

بنابراین ، می توان از نوارهای جداگانه در طیف IR برای تعیین گروه های عملکردی موجود در یک نمونه استفاده کرد.

این امر طیف سنجی IR را برای شناسایی شیمیایی بسیار مفید می کند.

سل کووت UV/Vis

صرفنظر از نوع سل کووت UV/Vis که برنامه شما نیاز دارد

مستطیل یا استوانه ، مسیر استاندارد یا کوتاه ، سلولهای میکرو ، نیمه میکرو یا Flow–

انتخاب سلولهای با کیفیت بالا و دقیق به شما امکان می دهد از دقت و حساسیت طیف سنج خود استفاده کامل کنید.

سل کووت UV/Vis از سه نوع ماده ساخته می شوند.

شیشه های نوری ویژه ، کوارتز SUPRASIL® UV و کوارتز SUPRASIL 300 NIR ، در همه اندازه ها و انواع متداول.

  مهمترین معیار هنگام انتخاب سلول محدوده مواد/طیفی است که سلول در نظر گرفته شده است.

  لوگوهای رنگی که در هر سلول PerkinElmer ترکیب شده اند ، محدوده طیفی سلول را نشان می دهد.

سلولهای ماکرو با درب PTFE

سلولهای ماکرو مستطیلی استاندارد بیشترین استفاده را برای تجزیه و تحلیل مایعات معمول دارند.

عرض داخلی هر سلول 9.5 میلی متر و ضخامت پایه 1.5 میلی متر است.