دستگاه اسپکتروفتومتر چیست؟

به زبان ساده، اسپکتروفتومتر یک دستگاه آنالایزر است که به دانشمندان و محققان کمک می کند تا خواص نور و نحوه تعامل آن با مواد مختلف را مطالعه کنند و برای آنالیز کمی، مانند تعیین غلظت یک ماده خاص در یک محلول استفاده می شود.

آنالایزر اسپکتروفتومتر، کاربردهای متعددی از جمله تجزیه و تحلیل موارد بیولوژیکی (مانند DNA)، آنالیزهای تشخیصی پزشکی و کشف دارو، آنالیزهای صنایع شیمیایی، نظارت بر محیط زیست، کنترل کیفیت آب و مواد غذایی دارند.

دستگاه اسپکتروفتومتر قلب هر آزمایشگاه تحلیل طیفی است. در این مقاله به دستگاه های اسپکتروفتومتر نوع جذبی می پردازیم. برای آشنایی بیشتر با عملکرد این دستگاه­های آزمایشگاهی شگفت انگیز، با ما همراه باشید.

مکانیزم کلی دستگاه اسپکتروفتومتر جذبی

در دستگاه های اسپکتروفتومتر نوع جذبی، فرایند جذب و عبور نور از ماده است که ملاک است و دستگاه مشخص می کند که چه بخشی از نور فرودی، توسط ماده جذب شده و چه مقادیری از آن عبور می کند. در حقیقت، یک دستگاه اسپکتروفتومتر شدت نور را قبل و بعد از عبور از ماده نمونه اندازه گیری می کند و بر این اساس، برخی از مشخصات مولکولی ماده قابل ارزیابی و شناسایی است.

نور عبوری از ماده نمونه (امواج الکترومغناطیسی)، دارای طول موج مجزایی است که پس از جذب توسط ماده، باعث تغییر سطح انرژی معینی در مولکول می شود. هرماده نیز بر اساس آرایش الکترونی و شرایط محیطی خود، تنها می تواند نور با طول موج مخصوصی را جذب کند.

بنابراین، اسپکتروفتومتر باید طوری طراحی شود که در فرکانس یا طول موج جذب ماده مورد آزمایش، فعال باشد. یعنی، یک دستگاه اسپکتروفتومتر باید بتواند در طول موج های جذبی مواد مورد بررسی، آنالیز های لازم را انجام دهد. برای مثال، اکثر مواد آلی در نواحی طیفی مرئی و فروسرخ نور جذب می کنند و بنابراین، دستگاه های اسپکتروفتومتر Vis-NIR گزینه بسیار خوبی برای آنالیز مواد آلی هستند.

مراحل کلی آنالیز یک اسپکتروفتومتر

یک دستگاه اسپکتروفتومتر از بخش های مختلف اپتیکی تشکیل شده است که هر کدام وظایف مشخصی دارند. به طور خلاصه، عملکردی کلی یک دستگاه اسپکتروفتومتر مدرن شامل موارد زیر می باشد:

1. دریافت نور و عبور از ماده مورد آنالیز
2. تجزیه­ نور عبور از ماده به اجزای طیفی
3. آشکارسازی و خوانش سیگنال حاصل و دیجیتالی کردن سیگنال به عنوان تابعی از طول­ موج (طیف خروجی)
4. نمایش طیف یا اطلاعات خروجی

در اسپکتروفتومتر های مدرن، نمونه پس از آماده سازی تحت شرایط استاندارد و ویژه، درون کووت های مخصوص و با ابعاد مشخص منتقل می شوند. سپس کووت های حاوی نمونه، در محل تعبیه شده در دستگاه قرارمی گیرند.

در مرحله بعد، منابع نوری دستگاه اسپکتروفتومتر روشن شده و از کووت عبور داده می شود تا شدت نور قبل و بعد از آن مورد آنالیز قرار بگیرد. بسته به بازه طول موجی دستگاه، از منابع نوری متفاوتی استفاده می شوند که از جمله رایج ترین آنها، لامپ های هالوژن-تنگستن (برای تولید طیف Vis-NIR) و لامپ های دوتریوم (برای تولید طیف UV) هستند.

سپس نور عبوری از ماده نمونه، توسط یک عنصر تفکیک کننده با دقتی مشخص، به اجزای طیفی کوچک تری تقسیم می شود. در برخی از دستگاه های اسپکتروفتومتری نیز ممکن است نور پیش از عبور از نمونه، تجزیه شود که این موارد کاملاً به طراحی سیستم و کاربرد دستگاه بستگی دارد. در انواع اسپکتروفتومتر سنتی از منشورها استفاده می شد، اما در دستگاه های مدرن، توری های پراش دقت خوبی را ارائه می دهند.

بعد از این مرحله، نور تجزیه شده به سمت سنسورهای آشکارساز نوری هدایت می شود تا شدت آن ثبت شود. عملکرد نهایی دستگاه اسپکتروفتومتر به گونه ای است که در خروجی، توابعی از شدت نور برحسب طول‌ موج‌ یا فرکانس‌ نشان داده می شود (طیف جذب).

اطلاعات خروجی یک دستگاه اسپکتروفتومتر

اطلاعات خروجی یک اسپکتروفتومتر، تنها طیف های جذبی نمونه ها نیستند. انها می تواند اطلاعات مهم دیگری را در مورد ساختار مولکولی موادی که امواج الکترومغناطیسی روی آنها متمرکز شده است، در اختیار ما قرار دهند.

یکی از اطلاعات مهمی که می توان با استفاده از یک اسپکتروفتومتر استخراج نمود، محاسبه غلظت ماده است و برای این کار، از قانون بیر-لامبرت استفاده می شود. بر طبق این قانون، میزان جذب نور توسط ماده، با لگاریتم نسبت شدت نور پرتوهایی که وارد نمونه شده و از نمونه خارج می شوند، متناسب است و از طرفی، میزان جذب نور در ماده نمونه، به طول مسیرعبوری نور(L)، یعنی عرض کووت وابسته است.

A = log10 (I0/I)

A= ϵLc

بدین ترتیب، پس از اندازه گیری شدت نور، با داشتن مقدار ضریب تضعیف مولی هر ماده (ϵ) و عرض کووت، مقدار غلظت ماده (c) قابل محاسبه می باشد.

شرکت بلورآزما سنجش نور، یکی از تولید کنندگان پیشرو در حوزه طیف سنجی و انواع دستگاه های اسپکتروفتومتر در ایران است. طراحی اسپکتروفتومتر های شرکت بلورآزما به گونه ای است که بالاترین سطح عملکرد را در حوزه های کاربردی و صنعتی ارائه می دهند و قابل مقایسه با برندهای معتبر خارجی از جمله HACH و Shimadzu می باشند.

در ساختمان این اسپکتروفتومتر های ایرانی، از قطعات اپتیکی قابل تنظیمی استفاده شده است تا نور ورودی با دقت بالایی به آشکارساز برسد و بتوان قابلیت های دلخواهی را متناسب با نیاز کاربری خود بهینه کرد.

سیستم آشکارسازی اسپکتروفتومتر های تولیدی این شرکت دانش بنیان، از انواع آرایه های CCD و CMOS است که دقت و سرعت اسکن بسیار بالایی دارند و از این رو، آنها را برای آنالیزهای در زمان واقعی بسیار مناسب می کند.

تمامی انواع اسپکتروفتومتر تولیدی بلورآزما، مجهز به نرم افزاری کاربر پسند هستند و با سیستم کاملاً دقیقی کنترل می شوند. نرم افزار سیستم دارای پنج مد کاری متفاوت است که حداکثر موارد آنالیز در تمامی حوزه های صنعتی را امکان پذیر می نماید.

برای انتخاب و یا خرید اسپکتروفتومتر و جهت دریافت مشاوره رایگان، با کارشناسان ما تماس بگیرید.