اسپکتروفتومتر چیست واجزای آن کدامند؟

اختراع اسپکتروفتومتر یا طیف سنج، انقلابی بسیار خوب در عرصه شناخت خواص نوری مواد بوجود آورد آن قدر که برخی از پروژه های علمی و زیستی بدون روش های اسپکتروفتومتری ممکن نمی باشد. اهمیت این روش آنقدر زیاد می باشد که در اکثر مقالات علمی حوزه شیمی و مواد، سر و کله آن ها پیدا می شود. در این مطلب از رشنولب سعی داریم تا مفاهیم اسپکتروفتومتری، اجزای این دستگاه و انواع آن را بررسی کنیم با ما همراه باشید.

این دستگاه دارای دو نوع منبع برای تولید نمودن نور می باشد و همچنین برای تولید نور مرئی و مادون قرمز نیز که دارای طول موج 320 تا 1100 نانومتر باشند از لامپ های تنگستن یا هالوژن استفاده می شود. همچنین برای تولید امواج فرابنفش از لامپ دوتریوم با طول موج 190 تا 320 نانومتر استفاده می شود.

نوری که توسط این لامپ ها تولید می شود با استفاده از مونوکروماتور ها فیلتر می شود و سپس در طول مسیر با استفاده از چند منشوری و توری پراش، طول موج خاصی انتخاب و از شکاف عبور و یا حتی از متمرکز کننده پرتو عبور می نماید.

اجزای دستگاه اسپکتروفتومتر

• منبع نور یا لامپ اسپکتروفتومتر

نقش منبع نور در دستگاه اسپکتروفتومتر تولید انرژی تشعشعی می باشد. لامپ های تنگستنی محدوده طول موج گسترده ای را به صورت ممتد از خود منتشر می نمایند که این طول موج ها برای اندازه گیری در مناطق مختلف الکترمغناطیس و بخصوص در منطقه مرئی و فرابنفش استفاده می شود.

• سیستم کنترل ولتاژ

در این زوش طیف سنجی، باید شدت نور خروجی از لامپ ثابت باشد. چنانچه ولتاژ برق ورودی به دستگاه تغییر نماید، شدت نور لامپ نوشان پیدا میکند و باید تنظیم کننده ولتاژ در دستگاه نصب شود.

• مونوکروماتور
  

این بخش دستگاه طیف سنج، نور تولیدی توسط لامپ را به پرتوهای تک رنگ تبدیل می نماید. این عمل معمولا توسط  منشور یا سیستم گریتینگ اجرا خواهد شد. این فیلترهای مونوکروماتورشیشه های رنگی هستند که بخش وسیعی از پرتوها را جذب کرده و فقط طول موج های محدودی را از خود عبور خواهد داد.

• سیستم گریتینگ
  

این سیستم در مونوکروماتور، طیفی موازی یا خطی تولید می نماید. این سیستم از صفحه ای صیقل داده شده با شکاف هایی موازی در فاصله های نزدیک به یکدیگر ساخته شده است. با فرود نور به سیستم grating، طیف های بسیار ظریفی به ازاء هر یک از خطوط سیستم grating تشکیل می شود.

• سیستم منشوری

منشور هایی که در روش های اسپکتروفتومتری به کار رفته اند، شیشه هایی با لبه‌ های تیز و به شکل هرمی هستند که به علت تفاوت در ضریب شکست، باعث تجزیه نور خواهند شد.

• آشکار ساز 

وظیفه آشکارساز دستگاه اسپکتروفتومتر، تبدیل انرژی نورانی به الکتریکی می باشد. این تبدیل متناسب با شدت نور فرودی به سطح حساس آن ها صورت می گیرد. فوتوسل های آشکارساز، ترکیبی از مواد حساس به نور هستند که به صورت لایه ای سطح خارجی آن ها پوشش داده شده اند.

• مفسر دستگاه اسپکتروفتومتر

این دستگاه کار تفسیر انرژی الکتریکی خروجی از آشکارساز و نمایش داده ها به شکل قابل تفسیر برای کاربر می باشد. به طور معمول داده ها به شکل نموداری که شدت نور را برحسب میزان جذب نور نمایش می دهند، ارائه می شوند.

چگونه دستگاه اسپکتروفتومتر طیف جذبی نمونه را تجزیه و تحلیل می‌کند؟

برای تحلیل طیف جذبی نمونه با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر، نمونه ابتدا با یک منبع نوری تابش داده می‌شود. سپس نوری که از نمونه عبور کرده و نوری که توسط نمونه جذب شده به یک دتکتور می‌رسد. دتکتور سعی در ثبت نوری که به دستگاه می‌رسد و از نمونه جذب شده است دارد و این اطلاعات به صورت یک طیف جذبی ثبت می‌شود.

طیف جذبی شامل مجموعه‌ای از امواج الکترومغناطیسی است که توسط نمونه جذب شده‌اند. این امواج با طیف رنگی خاصی همراه هستند که به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی ماده مرتبط هستند. برای تحلیل طیف جذبی، طیف رنگی نمونه با استفاده از یک سری شیشه‌های خاصی که جهت طیف رنگی را تنظیم می‌کنند، به دتکتور هدایت می‌شود.

در نهایت، داده‌های جمع‌آوری شده توسط دتکتور به کامپیوتر منتقل می‌شوند و با استفاده از نرم‌افزار کنترل، طیف جذبی تحلیل می‌شود. نرم‌افزار کنترل قادر است به صورت خودکار طیف جذبی را با استفاده از مدل‌های ریاضی تحلیل کند و اطلاعاتی در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی نمونه را ارائه دهد.

به طور کلی، تحلیل طیف جذبی نمونه با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر، بر اساس اصل جذب و انتشار نور در ماده صورت می‌گیرد و این روش یکی از مهم‌ترین روش‌های تحلیل شیمیایی و فیزیکی است