روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
پاسخ : روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
اسپکتروفتومتری:
در روشهای اسپکتروفتومتری (طیف سنجی)، تاثیر محلولها بر امواج الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار میگیرد. محدوده طیف الکترومغناطیس میتواند از اشعه ماوراء بنفش تا امواج رادیویی باشد.
اسپکتروفوتومتر یا طیف سنج: دستگاهی است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه‌گیری می کند. این کار با انکسار پرتو نور به طیف طول موج ها و آشکارسازی شدت ها با دستگاه بار دار و نمایش نتایج به صورت گراف انجام می‌شود. در حقیقت این روش با استفاده از میزان جذب نور، تعیین غلظت می‌کند. این روش قابلیت اندازه گیری نمونه های فوق العاده کوچک را داشته لذا از آن برای تجزیه و تحلیل عناصر مولکول‌هایdna , rna استفاده می‌شود.
نور از بسته های بسیار کوچکی به نام فوتون تشکیل شده است که انرژی هریک از آنها به محض برخورد به یک الکترون منتقل می شود. تنها هنگامی انتقال رخ می دهد که انرژی فوتون ها برابر با انرژی مورد نیاز برای انتقال الکترون به لایه انرژی بعدی باشد. این پروسه که در آزمایش‌های محاسبه کیفیت و کمیتdna موجود در محلولها استفاده می شود، پایه طیف بینی جذبی را تشکیل می دهد. به طور کلی نور با طول موج و انرژی خاص به نمونه تابانده شده و مقدار مشخصی از انرژی آن جذب می شود. سپس با اندازه‌گیری انرژی رد شده از نمونه توسط یک فوتودتکتور، مقدار جذب تعیین می‌شود. اسپکتروفوتومتر دستگاه پیچیده‌ای است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج است اندازه‌گیری می کند. در این دستگاه نور توسط یک منبع نور تولید شده و پس از گذشتن از میان نمونه مورد نظر نور، به صورت طیفی منتشر می شود سپس به وسیله سنسورها آشکارسازی شده و به صورت نتایج قابل کاربردی ترجمه می‌شود. خروجی اسپکتروفوتومتر همیشه نموداری از شدت نور نسبت به طول موج است. داده‌هایی که برای تولید نمودار گردآوری شده، در جدولی از شدت نور و طول موج ذخیره می‌شود. مقدار گراف بیان کننده مقدار عبور یا مقدار جذب است. اسپکتروفوتومترهای امروزی دیجیتالی بوده و به وسیله میکروپروسسور کنترل می شوند.
اسپکتروفتومتری:
در روشهای اسپکتروفتومتری (طیف سنجی)، تاثیر محلولها بر امواج الکترومغناطیسی مورد مطالعه قرار میگیرد. محدوده طیف الکترومغناطیس میتواند از اشعه ماوراء بنفش تا امواج رادیویی باشد.
اسپکتروفوتومتر یا طیف سنج: دستگاهی است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه‌گیری می کند. این کار با انکسار پرتو نور به طیف طول موج ها و آشکارسازی شدت ها با دستگاه بار دار و نمایش نتایج به صورت گراف انجام می‌شود. در حقیقت این روش با استفاده از میزان جذب نور، تعیین غلظت می‌کند. این روش قابلیت اندازه گیری نمونه های فوق العاده کوچک را داشته لذا از آن برای تجزیه و تحلیل عناصر مولکول‌هایdna , rna استفاده می‌شود.
نور از بسته های بسیار کوچکی به نام فوتون تشکیل شده است که انرژی هریک از آنها به محض برخورد به یک الکترون منتقل می شود. تنها هنگامی انتقال رخ می دهد که انرژی فوتون ها برابر با انرژی مورد نیاز برای انتقال الکترون به لایه انرژی بعدی باشد. این پروسه که در آزمایش‌های محاسبه کیفیت و کمیتdna موجود در محلولها استفاده می شود، پایه طیف بینی جذبی را تشکیل می دهد. به طور کلی نور با طول موج و انرژی خاص به نمونه تابانده شده و مقدار مشخصی از انرژی آن جذب می شود. سپس با اندازه‌گیری انرژی رد شده از نمونه توسط یک فوتودتکتور، مقدار جذب تعیین می‌شود. اسپکتروفوتومتر دستگاه پیچیده‌ای است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج است اندازه‌گیری می کند. در این دستگاه نور توسط یک منبع نور تولید شده و پس از گذشتن از میان نمونه مورد نظر نور، به صورت طیفی منتشر می شود سپس به وسیله سنسورها آشکارسازی شده و به صورت نتایج قابل کاربردی ترجمه می‌شود. خروجی اسپکتروفوتومتر همیشه نموداری از شدت نور نسبت به طول موج است. داده‌هایی که برای تولید نمودار گردآوری شده، در جدولی از شدت نور و طول موج ذخیره می‌شود. مقدار گراف بیان کننده مقدار عبور یا مقدار جذب است. اسپکتروفوتومترهای امروزی دیجیتالی بوده و به وسیله میکروپروسسور کنترل می شوند.
پاسخ : روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
اجزا اسپکتروفتومتر
چهار بخش اصلی در اسپکتروفتومتر وجود دارد: منبع نور، نمونه، آشکارساز و مفسر.
منبع نور می تواند نور مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش باشد. پس از منبع نور یک تک فام ساز (مونوکروماتور) وجود دارد تا نور تولید شده را فیلتر و توسط یک منشور یا توری پراش طول موج های خاصی را انتخاب کند. پس از گذشتن نور تولید شده از داخل نمونه و جذب بخشی از آن، پس از گذشتن از مجموعه ای از لنز ها، شکاف ها، آینه ها و فیلتر ها به سنسور ها رسیده و پس از تفسیر شدن به صورت نموداری در خروجی قرار می گیرد.
اجزا اسپکتروفتومتر
چهار بخش اصلی در اسپکتروفتومتر وجود دارد: منبع نور، نمونه، آشکارساز و مفسر.
منبع نور می تواند نور مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش باشد. پس از منبع نور یک تک فام ساز (مونوکروماتور) وجود دارد تا نور تولید شده را فیلتر و توسط یک منشور یا توری پراش طول موج های خاصی را انتخاب کند. پس از گذشتن نور تولید شده از داخل نمونه و جذب بخشی از آن، پس از گذشتن از مجموعه ای از لنز ها، شکاف ها، آینه ها و فیلتر ها به سنسور ها رسیده و پس از تفسیر شدن به صورت نموداری در خروجی قرار می گیرد.
پاسخ : روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
مسیر نور
در حال حاضر دو منبع نور UV و VIS برای اسپکتروفتومتر وجود دارد. متداول ترین منبع نور برای تولید نور مرئی یک لامپ هالوژن تنگستن با طول موج بین 200 و 340 نانومتر است. چنانچه در شکل 1 دیده می شود نور از میان نمونه عبور کرده و از طریق شکافی وارد اسپکتروفتومتر می شود. شکاف نازک باعث پراکنده شدن نور و پخش به خارج می شود، از آنجا که دستگاه ها تنها یک باریکه نور دارند، در بیشتر موارد طول موج پرتو خوانده شده از نمونه دستخوش تغییر واقع می شود و برای اصلاح این امر از آینه های مقعر استفاده می شود. بدین ترتیب که نور توسط آینه های مقعر به شبکه پراکنده کننده منعکس شده و دوباره به آینه مقعر دیگری منعکس می شود. این آینه کانونی نور را به سمت آشکارساز متمرکز می کند.
طبق آخرین تحقیقات آزمایشگاهی، منبع UV می تواند لامپ هیدروژنی فشار بالا یا لامپ دوتریوم باشد. هنگامی که میزان جذب در طیف UV اندازه گیری می شود، لامپ دیگر خاموش می شود و زمانی که اندازه گیری جذب در نور مرئی انجام می شود برعکس این مساله اتفاق می افتد که دلیل این امر جلوگیری از تداخل طول موج های غیر ضروری در نور منتشر شده از نمونه است.
عملکرد دستگاه
مسیر نور
در حال حاضر دو منبع نور UV و VIS برای اسپکتروفتومتر وجود دارد. متداول ترین منبع نور برای تولید نور مرئی یک لامپ هالوژن تنگستن با طول موج بین 200 و 340 نانومتر است. چنانچه در شکل 1 دیده می شود نور از میان نمونه عبور کرده و از طریق شکافی وارد اسپکتروفتومتر می شود. شکاف نازک باعث پراکنده شدن نور و پخش به خارج می شود، از آنجا که دستگاه ها تنها یک باریکه نور دارند، در بیشتر موارد طول موج پرتو خوانده شده از نمونه دستخوش تغییر واقع می شود و برای اصلاح این امر از آینه های مقعر استفاده می شود. بدین ترتیب که نور توسط آینه های مقعر به شبکه پراکنده کننده منعکس شده و دوباره به آینه مقعر دیگری منعکس می شود. این آینه کانونی نور را به سمت آشکارساز متمرکز می کند.
شکل ۱
آینه هایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند به سه دسته تقسیم می شوند. اولین دسته از شیشه ساخته شده و برای خواندن جذب در طول موج های UV بیشتر از 340 نانومتر استفاده می شود. دسته دوم از سیلیس گداخته یا کوارتز ساخته شده و به علت شفافیت بسیار زیاد می تواند در اندازه گیری جذب طیف های UV و VIS (800-200 نانومتر) استفاده شود و نوع سوم آینه های یک بار مصرف است که انواع مختلفی دارد. یک نمونه از آن از پلی متا اکریلیت بوده و تنها برای اندازه گیری طول موج های 280 تا 800 نانومتر استفاده می شود.
طبق آخرین تحقیقات آزمایشگاهی، منبع UV می تواند لامپ هیدروژنی فشار بالا یا لامپ دوتریوم باشد. هنگامی که میزان جذب در طیف UV اندازه گیری می شود، لامپ دیگر خاموش می شود و زمانی که اندازه گیری جذب در نور مرئی انجام می شود برعکس این مساله اتفاق می افتد که دلیل این امر جلوگیری از تداخل طول موج های غیر ضروری در نور منتشر شده از نمونه است.
پاسخ : روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
اسپکتروفتومتر ها به دو دسته تقسیم می شوند : تک پرتو و دو پرتو.
اسپکتروفتومتر های تک پرتو اولین نسل اسپکتروفتومتر ها بوده و تمام نور از بین نمونه عبور می کند، در این نوع برای اندازه گیری شدت نور تابشی باید به این نکته توجه داشت. این اسپکتروفتومتر ها ارزان هستند چرا که بخش های کمتری داشته و سیستم آنها پیچیدگی کمتری دارند. نسل جدید اسپکتروفتومتر ها نوع دو پرتو است. در این نوع نور قبل از این که به نمونه برسد به دو پرتو مجزا تفکیک می شود که این مسئله یک امتیاز تلقی می شود زیرا خواندن منبع و نمونه به طور همزمان انجام می شود. در برخی از اسپکتروفتومتر های دو پرتو، دو آشکارساز وجود دارد بدین ترتیب امکان اندازه گیری همزمان پرتو های نمونه و مرجع فراهم می شود. سایر اسپکتروفتومتر های دو پرتو، که تنها یک آشکارساز دارند از برشگر پرتو استفاده می کنند که این وسیله در هر لحظه یک پرتو را سد کرده و آشکارساز اندازه گیری پرتو نمونه و مرجع را به صورت یک در میان انجام می دهد.
انواع دیگر اسپکتروفتومتر ها
تک پرتو و دو پرتو
اسپکتروفتومتر ها به دو دسته تقسیم می شوند : تک پرتو و دو پرتو.
اسپکتروفتومتر های تک پرتو اولین نسل اسپکتروفتومتر ها بوده و تمام نور از بین نمونه عبور می کند، در این نوع برای اندازه گیری شدت نور تابشی باید به این نکته توجه داشت. این اسپکتروفتومتر ها ارزان هستند چرا که بخش های کمتری داشته و سیستم آنها پیچیدگی کمتری دارند. نسل جدید اسپکتروفتومتر ها نوع دو پرتو است. در این نوع نور قبل از این که به نمونه برسد به دو پرتو مجزا تفکیک می شود که این مسئله یک امتیاز تلقی می شود زیرا خواندن منبع و نمونه به طور همزمان انجام می شود. در برخی از اسپکتروفتومتر های دو پرتو، دو آشکارساز وجود دارد بدین ترتیب امکان اندازه گیری همزمان پرتو های نمونه و مرجع فراهم می شود. سایر اسپکتروفتومتر های دو پرتو، که تنها یک آشکارساز دارند از برشگر پرتو استفاده می کنند که این وسیله در هر لحظه یک پرتو را سد کرده و آشکارساز اندازه گیری پرتو نمونه و مرجع را به صورت یک در میان انجام می دهد.
پاسخ : روش های دستگاهی- اسپکتروفتومتر
مقدار نور جذب شده توسط يك محلول در طول موج مشخص ، به ضخامت لايه جذب كننده (طول مسير) و غلظت ماده ي جذب كننده وابسته است.
اين دو مولفه با هم تركيب شده و قانون لامبرت- بير حاصل مي شود :
كه :
:شدت نور ورودي
: شدت نور عبوري
: ضريب خاموشي مولي (بر حسب ليتر در هلموا-سانتي متر)
C: غلظت ماده ي جذب كننده (برحسب مول بر ليتر)
l: طول مسير نمونه جذب كننده ي نور (برحسب سانتي متر)
مقدار نور جذب شده توسط يك محلول در طول موج مشخص ، به ضخامت لايه جذب كننده (طول مسير) و غلظت ماده ي جذب كننده وابسته است.
اين دو مولفه با هم تركيب شده و قانون لامبرت- بير حاصل مي شود :
كه :
C: غلظت ماده ي جذب كننده (برحسب مول بر ليتر)
l: طول مسير نمونه جذب كننده ي نور (برحسب سانتي متر)