اسپکتروفتومتر چیست؟

در درس شیمی به ما گفته شد که نور همانند امواج مایکروویو و پرتوهای گاما شکلی از تابش الکترومغناطیسی است. به عبارتی طیف نور همان طیفی از انرژی است و ما سطوح مختلف انرژی را به عنوان رنگ های دیگر درک می کنیم. رنگ های رنگین کمان از انرژی مرئی تشکیل شده که قرمز کمترین و بنفش بالاترین آن است. موادی که تمام نور مرئی را جذب می کنند سیاه به نظر می رسند، در حالی که موادی که برعکس عمل می کنند سفید به نظر می رسند.
در بین این دو، موادی هستند که انرژی های نوری خاصی را ساطع و جذب می کنند و رنگ های خاصی را به نمایش می گذارند. اسپکتروفتومتر در حقیقت یک شمارنده نور کالیبره شده است.
طیف یا “Spectro” اشاره به این موضوع دارد که نور به طول موج های جداگانه در طیف انرژی الکترومغناطیسی پراکنده می شود. بخشی از این انرژی در طیف فرابنفش و مرئی است که اسپکتروفتومترها می توانند آن را بخوانند، در حالی که طیف سنج های دیگر قادر به اندازه گیری تابش مادون قرمز هستند.
فتومتر یا “Photometer” شدت نور را در طول موج های خاص اندازه گیری می کند و از ۰ تا ۱۰۰ مقیاس بندی می شود. صفر برابر است با تاریکی کامل و ۱۰۰ سفید کامل است. برخی از ویژگی‌ها نظیر فلورسانس از ۱۰۰ هم عبور می کنند به همین دلیل بسیاری از طیف‌سنج‌ها می‌توانند به ۱۵۰ یا ۲۰۰ برسند.

فهرست مطالب

تعریف اسپکتروفتومتر

یکی از موارد استفاده اسپکتروفتومتری استفاده از آن در اندازه گیری رنگ مواد می باشد. مواد می توانند جامد، مایع، مات، نیمه شفاف یا شفاف باشند. بسته به شکل و شفافیت مواد، روش های مختلفی برای اندازه گیری بکار گرفته می شود. مواد مات با استفاده از اسپکتروفتومترهای بازتابی اندازه گیری می شوند که میزان نور بازتاب شده از یک نمونه را اندازه گیری می کنند.
اما در مواد شفاف از اسپکتروفتومترهای عبوری استفاده می کنند که میزان نور عبوری از مواد را اندازه گیری می کند. صرف نظر از روش مورد استفاده، تمام اسپکتروفتومترها از فناوری اولیه و طراحی نوری مشترک استفاده می کنند در ادامه سایر ویژگی های مشترک بین تمام اسپکتروفتومترها بیان شده است:

• منبع نور کنترل شده برای روشن کردن مواد.
• عدسی برای تطبیق نور با مونوکرومتر (تک رنگ)
• یک مونوکرومتر که نور را به طول موج های رنگی تشکیل دهنده آن جدا می کند.
• یک انتخابگر طول موج
• آشکارساز که نور ساطع شده از نمونه را کمی می کند.
• نمایشگری که نتایج را ارائه می دهد.

اساس کار اسپکتروفتومتر چیست و چگونه کار می کند؟

با یک منبع نور کنترل شده فرآیند شروع می شود که نمونه آنالیز شده را روشن می کند. در مورد انعکاس، با برهمکنش این نور با نمونه، مقداری جذب یا ساطع می شود. نور ساطع شده به آشکارساز می رود، که تجزیه و تحلیل، کمی سازی شده و به عنوان مقیاس ها و شاخص های رنگی استاندارد صنعتی ارائه می شود. مقیاس‌های رنگی که معمولا مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از Hunter L, a, b, CIELAB, L, C, h و اختلاف رنگ dE.
معمولا صنایع مختلف معیار و شاخص های خاصی را برای محصولات ویژه خود نظیر گوجه فرنگی و قهوه تعریف می کنند. به زبان ساده ریاضی به این صورت است:
جایی که R ضریب بازتاب است. همه اصطلاحات در طیف مرئی از ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر ارزیابی می شوند.
در زمان انتقال، هنگام تعامل نور با نمونه نور، یا جذب می شود یا منعکس و یا منتقل می شود. نور عبوری به صورت الگوریتمی به مقیاس‌ها و شاخص‌های رنگی مربوطه تغییر می‌کند. به عنوان مثال می توان به APHA (انجمن سلامت عمومی آمریکا) برای تجزیه و تحلیل آبرنگ و خلوص، ASTM D1500 برای تجزیه و تحلیل رنگ پتروشیمی، شاخص های روغن خوراکی مورد استفاده در غذا و تجزیه و تحلیل رنگ نوشیدنی ها اشاره کرد.

نرم افزار اسپکتروفتومتر
به زبان ساده ریاضی می توان گفت: جایی که T ضریب انتقال است. همه اصطلاحات در طیف مرئی از ۴۰۰ تا ۷۰۰ نانومتر ارزیابی می شوند. نرم افزار نتایج تجزیه و تحلیل رنگ را به صورت داده های طیفی، منحنی های طیفی یا نمودارهای رنگی نمایش می دهد.

جهت استعلام قیمت دستگاه طیف سنج نوری(اسپکتروفتومتر) با شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ تماس بگیرید

اجزا دستگاه اسپکتروفتومتر | uv-vis

۱. منبع نور یا لامپ اسپکتروفتومتر
۲. مونوکروماتور
۳. نگهدارنده نمونه
۴. آشکار ساز
۵. سیستم کنترل ولتاژ
۶. سیستم گریتینگ
۷. سیستم منشوری
۸. مفسر دستگاه اسپکتروفتومتر

هندسه اسپکتروفتومتر

هندسه اسپکتروفتومتر ترتیب منبع نور، صفحه نمونه و آشکارساز را نشان می دهد. انتخاب هندسه صحیح به کاربرد مورد نظر شما بستگی دارد:

هندسه پراکنده (کروی)

از یک کره با پوشش سفید برای روشن کردن پراکنده نمونه با ۸ درجه (d/8 °) مشاهده اسپکولار استفاده می کند. ابزار کروی پراکنده قابیلت اندازه گیریinclude و exclude را دارد.
• اندازه‌گیری‌های Specular Included تفاوت‌های سطحی را در نظر نمی گیرد و مقادیر مربوط به تغییرات رنگ را نشان می دهد.
• اندازه‌گیری‌های Specular Excluded، انعکاس چشمی روی سطوح صاف را نفی کرده و فقط بازتاب پراکنده را اندازه‌گیری می‌کنند.

هندسه اسپکتروفتومتر
استفاده از این هندسه برای زمانی که حذف کردن اثرات ظاهری سطح نظیر بافت و براقیت روی رنگ اندازه گیری شده تاثر مهم می گذارد ضروری است. از کاربرد این هندسه می توان به فرمول رنگی پوشش‌ها، جوهرها و قالب‌های اعمال شده روی رسانه‌های مختلف نظیر منسوجات، پوشش‌های خودرو و رسانه‌های چاپی اشاره کرد.

هندسه جهت دار

هندسه جهت دار ۰/۴۵ درجه دارای روشنایی در زاویه ۴۵ درجه و اندازه گیری در ۰ درجه است. هندسه معکوس ۰°/۴۵ درجه دارای روشنایی در ۰ درجه و اندازه گیری در ۴۵ درجه است. برای اکثر کاربردها، این دو هندسه یکی در نظر گرفته می شوند.
هر دو انعکاس چشمی در اندازه‌گیری را حذف کرده و اندازه گیری هایی را نشان می دهند که با تغییرات بصری در ظاهر نمونه به دلیل تغییر در رنگ رنگدانه یا بافت سطح مطابقت دارد و بیشتر با نحوه “دیدن” رنگ چشم انسان همخوانی دارد. کاربرد اصلی این هندسه ها در کنترل کیفیت رنگ نهایی است.

هندسه جهت دار
این اسپکتروفتومتر رنگ یک نمونه را در زوایای مختلف مشاهده می کند. رنگدانه هایی که بسته به زوایای دید و نور تغییر رنگ می دهند را اندازه گیری نموده و معمولا در پوشش های خودرو و محصولات آرایشی مانند لاک ناخن استفاده می شود.

انواع اسپکتروفتومتر کدام است؟

انواع اسپکتروفتومتر به دو دسته معمولی و آرایه دیودی تقسیم می شود که هر یک را در ادامه توضیح خواهیم داد.

اسپکتروفتومتر معمولی

همانطور که در تصویر می بینید در اسپکتروفتومتر معمولی نور از شکاف وارد شده و بعد از تبدیل شدن به باریکه نور توسط منشور پخش می شود. با استفاده از شکاف خروجی طول موج نور مشخص می شود و نور تک رنگ با عبور از نمونه به سمت آشکارساز هدایت می شود.

اسپکتروفتومتر آرایه دیودی

اسپکتروفتومتر دیودی

طبق آنچه در تصویر زیر نشان داده شده می بینید که بعد از عبور نور پلی کروماتیک از نمونه به سوی شکاف ورودی خواهد رفت. سپس این نور توسط پلی کروماتور (که متشکل از شکاف ورودی و المان پخش کننده است) بر آرایه دیودی پراکنده می شود و هر دیود یک قسمت باریکی از طیف را اندازه‌گیری می‌کند. معمولا این مدل اسپکتروفتومتر به دلیل معکوس شدن موقعیت نسبی نمونه و المان پخش کننده در مقایسه با اسپکتروفتومتر معمولی به عنوان اپتیک معکوس شناخته می شود.

انواع اسپکتروفتومتر از لحاظ پیکربندی و چیدمان اپتیکی

از لحاظ پیکربندی اسپکتروفتومتر یا طیف سنج ها را به دو دسته تک پرتو و دو پرتو مشخص می کنیم که هر یک را ادامه مورد بحث قرار دادیم.

اسپکتروفتومتر (طیف سنج) تک پرتو
اسپکتروفتومتر یا طیف سنج دو پرتو

دسته بندی رایج طیف سنج ها (اسپکتروفتومتر)

صرف نظر از اندازه گیری رنگ، اسپکتروفتومترها در اشکال و اندازه های مختلف متناسب با نیازهای عملیاتی کاربران موجود هستند. برخی از دسته بندی های رایج اسپکتروفتومتر عبارتند از:

اسپکتروفتومترهای رومیزی | Benchtop Spectrophotometers

اسپکتروفتومترهای رومیزی برای عملیات آزمایشگاهی بسیار مناسبند. اسپکتروفتومتر هندسی جهت دار غیر تماسی یک روش اندازه گیری منحصر به فرد را ارائه می دهد که از تماس با نمونه های شما جلوگیری می کند و زمان آماده سازی و تمیز کردن نمونه را کاهش می دهد. آپشن های اسپکتروفتومتر رومیزی بالاترین سطح دقت و کنترل را ارائه می دهند.

اسپکتروفتومترهای قابل حمل | Portable Spectrophotometers

اسپکتروفتومترهای قابل حمل امکان اندازه گیری نمونه در هر فضایی را فراهم می کنند. از این رو می توان آنها را با خود حمل کرد و هر زمان که به آن نیاز است استفاده نمود. همچنین امکان پردازش نتایج، نظارت، تجزیه و تحلیل گزارش در این نوع اسپکتروفتومترها با استفاده از نرم افزارهای پیشرفته وجود دارد.

اسپکتروفتومترهای درون خطی | In-Line Spectrophotometers

یک اسپکتروفتومتر درون خطی یا درون فرآیندی در داخل فرآیند شما نصب شده تا داده های مربوط به اندازه گیری رنگ ثابت را در طول دوره تولید ارائه دهد. هنگامیکه که محصول شما در مرحله تولید قرار می گیرد، مدل های درون خطی داده های رنگی پیوسته را در همان لحظه ارائه می دهند و اپراتورها را از تغییر رنگ با خبر می کنند تا بتوانند قبل از وقوع خرابی تصحیح کنند.

کاربرد طیف سنجی نوری

طیف سنج نوری کاربرد مختلفی در انواع رشته های شیمی، پزشکی، الکترونیک و بیولوژیک دارد. اسپکتروفتومتر قادر به اندازه گیری و مشخص کردن غلظت بسیاری از پارامترهای بدن نظیر انواع چربی و قندخون است که باعث بیماری در انسان می شود

نکات ایمنی هنگام کار با دستگاه اسپکتروفتومتر

دستگاه اسپکتروفتومتر در کنار سایر تجهیزات تولید کننده امواج مغناطسی و الکتریکی قرار داده نشود. زیرا موجب خطا در نتایج خواهد شد.
استفاده از UPS هنگام روشن کردن اسپکتروفتومتر
یک ربع بعد از روشن شدن اسپکتروفتومتر زمان لازم است تا دستگاه به حالت پایدار رسیده و برای کاربردهای مختلف قابل استفاده باشد.
جابجا نکردن دستگاه اسپکتروفتومتر و احتیاط در ضربه نخورن آن
پاک کردن دستگاه از آلاینده و گردو غبار هر شش ماه

سخن نهایی

اسپکتروفتومترهای شرکت مارش شاپ متناسب با نیاز مشتری عمل کرده و موجب بالا رفتن اعتماد نسبت به برند شما می شود. این تجهیزات فرآیندهای تولید شما را ساده کرده و به شما کمک می کنند تا محصولات و راه حل های با کیفیتی برای اندازه گیری و آزمایش رنگ ارائه دهید. می توانید از طریق شماره ۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰ با کارشناسان ما تماس بگیرید تا شما را در سفارش این محصول و نحوه استفاده آن راهنمایی کنند.

اسپکتروفتومتر چیست