اصول کار و نگهداری دستگاه اسپکتروفتومتر

اصول کار و نگهداری دستگاه اسپکتروفتومتر

فرمت: Pdf تعداد صفحات: 12

اسپکتروفتومتر برگرفته از واژه لاتین spectrum به معنای «تصویر» و واژه یونانی phos یا photos به معنای «نور» است. اسپکتروفتومتر یکی از دستگاه های اصلی طراحی شده برای پژوهش و تشخیص است که در آن از ويژگی های نور و تداخل آن با ساير مواد استفاده می شود. به طور كلي نور يک لامپ با مشخصات خاص از ابزاري عبور مي كند كه طول موج مشخصي را جدا و از نمونه عبور مي دهد. شدت نور خروجي با شدت نور ورودي مقايسه شده و ميزان عبور نور كه به عواملي مانند غلظت نمونه بستگي دارد، محاسبه مي شود.

موارد استفاده از دستگاه

در آزمایشگاه اسپکتروفتومتر برای تعيين و ميزان غلظت يک ماده در محلول کاربرد دارد و بنابراين با روش هاي اسپکتروفتومتري مي توان نمونه را مورد تجزيه و تحليل کمي و کيفي قرارداد.

اصول عملكرد

به عنوان یک اصل پایه، نور نوعی از انرژی الکترومغناطیسي در نظر گرفته مي شوند. سرعت ثابت نور در فضا ،(C) تقریباً m/s 3×10⁸ است. سرعت نور در صورت عبور از هر محيط شفاف ديگر، كمي كاهش مي يابد و از معادلة زير مي توان سرعت آن را به دست آورد:

V₀ = C/n

به طوري كه:
V₀₌ سرعت نور ورودی از هر محيط يا وسيله

n= شاخص بازتاب: که مقدار عددي آن معمولاً بين 1 تا 2.5 مي باشد.

اجزای اسپکتروفتومتر

شکل 1 ارتباط بین اجزای مختلف یک اسپکتروفتومتر را نشان می دهد. مهمترین آنها عبارت است از:

1. منبع نور
2. منوکروماتور یا تک رنگ ساز
3. محفظه نمونه
4. سیستم آشکارساز
5. سیستم خوانشگر

اجزای اسپکتروفتومتر

موارد فوق قسمت های اساسی یک اسپکتروفتومتر هستند و تکنولوژی پیشرفته مدل های جدید اسپکتروفتومترها را شامل نمی شوند. خلاص های از این موارد در شکل 1 نشان داده شده است.

منبع نور

منبع نور با توجه به نوع اسپکتروفتومتر می تواند لامپ تنگستن برای نور مرئی یا لامپ دئوتریم برای نور ماوراءبنفش باشد. بعضی سازندگان اسپکتروفتومترهایی با لامپ نئون طراحی کرده اند که توانایی ساطع کردن نور از طیف مرئی تا ماوراء بنفش را دارد. این لامپ ها طوری طراحی شده اند که در زمان کاربری و یا تعویض لامپ تنظیمات نوری و کانون آنها تغییر نمی کند. انرژی تابشی که به وسیله یک لامپ تنگستن ساطع می شود، بین 2600 تا 3000 درجه کلوین است.

مونوکروماتور یا تک رنگ ساز

مونوکروماتور یک مجموعه متشکل از چند ماده است که نور سفید را به موج هایی با طول موج متفاوت تبدیل می کند.

یک طول موج برای قرائت غلظت نمونه کاربرد دارد. مونوکروماتور معمولاً متشکل از اجزای زیر است: یک شکاف که نور تولید شده به وسیله منبع نور را به یک سطح معین محدود می کند، مجموعه ای از آینه ها برای عبور نور از سیستم نوری ، یک جز برای جداسازی طول موج های پرتو نور (ممکن است منشور و یا شبکه انکسار یا انتقال باشد) و یک خروجی برای انتخاب طول موجی که به نمونه تابیده می شود. شبکه انکسار این مزیت را دارد که انوار غیرخطی را حذف می کند و به تغییرات دما نیز حساس نیست.

محفظه نمونه

این قسمت برای نگهداری نمونه مورد آزمایش است، مدل های مختلفی در شکل و حجم های متفاوت برای انواع اسپکتروفتومترها و به نام های کووت، میکروسل، میکروپلیت، لوله آزمایش و غیره موجود است. در اسپکتروفتومترهای معمولی، محفظه نگهدارنده نمونه، کووت به شکل مکعب مستطیل است. کووت های شیشه ای در محدودة 340 نانومتر تا 1000 نانومتر و انواع دیگر که از سیلیس ساخته شدند در محدوده نور مرئی 220 نانومتر تا 340 نانومتر
قابل استفاده هستند. همچنین، نوع پلاستیکی و یکبار مصرف این کووت ها از جنس استایرن یا پلی استایرن (مانند میکروپلیت) نیز وجو ددارد.

سیستم آشکارساز

این سیستم می تواند با استفاده از تقویت کننده هایی مانند فتوسل ها، فتوتیوب ها و فتودایودها یا فتوملتی پیلرها بسته به گستره طول موج، حساسیت و سرعت لازم طراحی شود. سیستم آشکارساز آن بخشی از نور که از نمونه ساطع می شود و جذب نشده است را به سیگنال الکتریکی متناسب با انرژی دریافت شده تبدیل می کند.

این سیگنال الکتریکی تقویت شده و در صفحه نمایش به صورت عددی آشکار می شود. در جدول صفحه بعد خلاصه ای از معایب و مزایای سیستم های آشکارساز ذکر شده است.

سيستم خوانشگر

سیگنالي که از آشکارساز خارج می شود، تا زماني که شدت آن متناسب با درصدي از نسبت مقدار عبور/جذب است تقويت شده و انتقال مي يابد. دو نوع سيستم خوانشگر وجود دارد:

نوع عقربه ای 2: در این نوع نتایج از روی صفحه عقربه ای خوانده می شود و دقت قرائت در میان عوامل دیگر، به تعداد تقسیم بندی مقیاس بستگی دارد (هر چه تعداد تقسیم بندی بیشتر باشد، دقت بیشتر است). در این خوانشگر امکان بروز خطا در قرائت به علت خستگی کاربر و یا عدم شناسایی صحیح مقیاس بالا است.

نوع دیجیتالی 3: نتایج روی صفحه نمایشگر به صورت عدد و حرف نشان داده می شود. در نتیجه خطای قرائت در آنها کمتر است.

الزامات نصب و راه اندازی

برای عملکرد صحیح یک اسپکتروفتومتر رعایت نکات زیر ضروری است:

1. منبع تغذیه الکتریکی که مطابق با استانداردهای ملی کشور در قاره امریکا ولتاژ 110V و فرکانس 60Hz معمولا استفاده می شود. در دیگر کشورهای جهان ولتاژ 220-230V و فرکانس Hz 50-60 است.
2. محیط تمیز و عاری از گرد و غبار.
3. میز کار محکم و پایدار و دور از تجهیزاتی که ارتعاش ایجاد می کنند، مانند سانتریفوژ و همزن.

ادامه مطالب زیر را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

• نگهداری اسپکتروفتومتری

• مزایا و معایب سیستم های آشکارساز متداول

• ارزیابی محیط نصب دستگاه

• ارزیابی فیزیکی دستگاه

• اقدامات پیشگیرانه

• روش استفاده مناسب از اسپکتروفتومتر

• مشکل یابی دستگاه اسپکتروفتومتر

حتما بخوانید:

⇐ آزمایشگاه میکروبیولوژی محیطی

⇐ آزمایشگاه شیمی محیط (PPT)