تعریف کلی یک دستگاه اسپکتروفوتومتر
اسپکتروفوتومتر یک ابزار نوری برای اندازه گیری شدت نور نسبت به طول موج است. هود شیمیایی در حقیقت، یک دستگاه اسپکتروفوتومتر اساساً میزان دقیق بازتاب یا جذب نور در یک ماده مشخص را بیان می کند.
هنگامی که نور به یک ماده برخورد می کند، بسته به نوع و حالت ماده، ممکن است مقداری از آن نور از سطح آن بازتاب شود و یا توسط ماده جذب شده و مابقی از آن عبور کند.
بخش بازتاب شده، همانی است که چشمان ما می بیند (البته بخش مرئی آن را) و مغز ما آن را به عنوان رنگ ماده تفسیر می کند.
این تفسیر بصری ما، کیفی است و منوط به شرایط مشاهده (کور رنگی، خستگی، سن و شرایط پزشکی) و ماهیت منبع نور در زمان مشاهده (نور خورشید در طول روز، لامپ های رشته ای، فلورسنت و …) است. این متغیرها، ارزیابی بصری انسان و ارتباط رنگ را بسیار دشوار می کند.
دستگاه های اسپکتروفوتومتر، با انجام اندازه گیری های کمی نور بازتابی یا جذبی توسط یک ماده به عنوان تابعی از طول موج، این عدم قطعیت را برطرف می کنند.
یک اسپکتروفوتومتر این کار را با تاباندن امواج الکترومغناطیسی به ماده نمونه، با استفاده از منابع نوری (مشابه با نور خورشید)، طی مراحل زیر انجام می دهد:
- نور منعکس شده یا عبوری (جذبی-عبوری) از نمونه، جمع آوری شده و به یک عنصر پراکنده کننده (مانند توری پراش) منتقل می شود که آن را به طول موج های مختلف تفکیک می کند.
- سپس می توان این طول موج ها را به طور همزمان توسط آرایه ای از آشکارسازها اندازه گیری کرد.
- نمودار طیفی حاصل می‌تواند توسط توابع کالیبراسیون فیت یا برازش شود تا مختصات منحصر به فردی ایجاد کند که دقیقاً رنگ یا دیگر ویژگی های نمونه را توصیف کند.
مکانیزم های عملکرد کلی در اسپکتروفوتومتر
در یک دستگاه اسپکتروفوتومتر، انرژی الکترومغناطیسی که از نمونه جمع‌آوری می‌شود، از طریق دیافراگم (شکاف) وارد دستگاه می‌شود و توسط توری پراش به طول موج های مجزا تفکیک می شود (به زبان ساده، توری پراش، رنگ های نور سفید را به رنگ های رنگین کمانی جدا می کند).
سپس نور جدا شده، بر روی یک آشکارساز آرایه ای (مانند CCD ها) متمرکز می شود و شدت هر طول موج، توسط یک پیکسل از آرایه آشکارسازی اندازه گیری می شود.
سپس موارد ثبت شده توسط آشکارساز، ذیجیتالی شده و جهت خوانش، به بخش کامپیوتر ارسال می گردد و نتیجه طیفی است که شدت هر طول موج نور را نشان می دهد.
به زبان ساده، اسپکتروفوتومتر ابزاری است که به دانشمندان و محققان کمک می کند تا خواص نور و نحوه تعامل آن با مواد مختلف را مطالعه کنند.
به طور کلی، نحوه تعامل نور با ماده در اسپکتروفوتومترها دو نوع کلی است:
- جذب و عبور
- بازتاب
با اندازه گیری مقدار نور جذب شده یا بازتاب شده توسط یک نمونه در طول موج های مختلف، می توان اطلاعات ارزشمندی در مورد ترکیب و خواص نمونه به دست آورد.
یک اسپکتروفوتومتر جذبی میزان نور جذب شده توسط یک نمونه را در طول موج خاصی اندازه گیری می کند. در مقابل، یک اسپکتروفوتومتر بازتابی، مقدار نور بازتاب شده توسط نمونه را در طول موج مشخصی اندازه گیری می کند.
هر دو نوع اسپکتروفوتومتر به طور گسترده در تحقیقات علمی و کاربردهای صنعتی استفاده می شوند و نقش مهمی در زمینه هایی مانند شیمی، علم مواد، علوم محیطی و آنالیز مواد غذایی ایفا می کنند.
هر کدام از مکانیزم های جذبی و بازتابی تفاوت های عمده ای دارند که در بخش های بعد، به طور مفصل به آن می پردازیم.
مکانیزم کلی اسپکتروفوتومتر نوع جذبی
طیف سنجی جذبی، که معمولاً با عنوان اسپکتروفوتومتری شناخته می‌شود، روشی تحلیلی است که بر اساس اندازه گیری مقدار نور جذب شده توسط یک نمونه در طول موج معین انجام می شود.
در دستگاه اسپکتروفوتومتر جذبی، نمونه در یک کووت یا لوله آزمایش قرار می گیرد و یک پرتو نور با طول موج مشخص از آن عبور می کند. مقدار نوری که از نمونه عبور می کند توسط یک آشکارساز در سمت دیگر کووت اندازه گیری می شود.
تفاوت بین شدت نور تابشی و نور عبوری برای محاسبه میزان جذب نمونه استفاده می شود که به غلظت ماده جاذب در نمونه مرتبط است.
ناحیه طول موجی که معمولاً استفاده می شود، از 190 تا حدود 1000 نانومتر است و محیط جذب کننده در دمای اتاق است. با این حال، در برخی موارد (به عنوان مثال در سنجش آنزیمی) اندازه گیری در دماهای بالاتر یا پایین تر از دمای اتاق نیز ممکن است.
هنگامی که یک پرتو نور به یک نمونه می تابد، مقداری از نور می تواند توسط آن جذب شود. پس از جذب، الکترون های تشکیل دهنده ماده نمونه، از سطح انرژی پایین تر به سطوح بالاتر برانگیخته می شوند.
https://hakimazma.com/%d8%af%d8%b3%d8%aa%da%af%d8%a7%d9%87/%d8%a7%d8%aa%d9%88%da%a9%d9%84%d8%a7%d9%88/
یک مولکول برانگیخته، می تواند دارای مقادیر مجاز انرژی کوانتیده باشد که توسط قوانین مکانیک کوانتومی توصیف شده است. این مقادیر را «سطوح انرژی» مولکول می نامند که در سه گروه قرار می گیرند:
- سطوح انرژی الکترونی
- سطوح انرژی ارتعاشی
- سطوح انرژی چرخشی یا دورانی
- چهارشنبه ۱۵ آذر ۰۲ ۱۳:۱۸
- ۱۴ بازديد
- ۰ ۰
- ۰ نظر