اسپکتروفتومتری چیست؟

اسپکتروفتومتری (Spectrophotometry) یا طیف نورسنجی نوعی طیف بینی با استفاده از یک منبع نور (هالوژنی یا UV) است که در آن از پدیده فتوالکتریک برای آشکارسازی نور تابشی استفاده می شود. اسپکتروفتومتری که به روش جذب سنجی نیز معروف است. دستگاه هایی که برای جذب سنجی به کار می روند نورسنج ها یا فتومترها (Photometers) و اسپکتروفتومترها هستند. در فتومترها قطعه ای برای تفکیک طول موج ها  وجود ندارد و با استفاده از چندین فیلتر که طول موج های مشخصی را از خود عبور می دهند برای تشخیص غلظت پارامتر مورد نظر استفاده می شود. فیلترهای مورد استفاده در این روش دارای طول موج هایی هستند که بیشترین قابلیت جذب یون ها را دارا می باشند. اما در دستگاه اسپکتروفتومتر، قطعه ای به نام (Grating) برای تفکیک طول موج ها وجود دارد که به همین واسطه امکان اندازه گیری جذب در طول موج های مختلف وجود دارد. در اسپکتروفتومترها پارامترهایی که در طیف های نوری از UV تا IR قابلیت جذب دارند، قابل اندازه گیری می باشند.

کاربرد اسپکتروفتومتری و اهمیت آن:

دستگاه اسپکتروفتومتر به صورت تخصصی، در انجام واکنش های رنگ سنجی و اندازه گیری کدورت یا غلظت مایعات و بسیاری از پارامترهای آزمایشگاهی و آلاینده های موجود در آب و پساب کاربرد دارد.

آلاینده های قابل اندازه گیری:

با استفاده از روش اسپکتروفتومتری انواع آنیون ها، کاتیون ها و حتی فلزات سنگین قابل اندازه گیری می باشد که برخی از این پارامترها شامل نیترات، نیتریت، سولفات، سولفیت، مولیبدات ، منگنز ، فسفات، پتاسیم، کلراین، آهن، مس و غیره در کنار سایر متغیر‌های کنترل کیفی مانند کلر آزاد، سیلیس، اکسیژن محلول و COD می باشد.

اجزای اسپکتروفتومتر:

  • منبع تابش
  • محفظه نمونه (Cell)
  • مونوکروماتور یا تک رنگ ساز
  • آشکارساز
  • صفحه نمایشگر

منبع تابش:  

نقش منبع نور اسپکتروفتومتر تولید انرژی تابشی است.

لامپهای تنگستن به طور مداوم طول موجهای زیادی را ساطع می کنند ، که برای اندازه گیری در منطقه مرئی و اشعه ماورا بنفش از 350 تا 1100 نانومتر استفاده می شود.

لامپ دوتریوم برای اندازه گیری طول موج های منطقه ماور بنفش (190 تا 350 نانومتر) استفاده می شود.

عملکرد لامپ های تنگستن و دوتریوم در دستگاه اسپکتروفتومتر UV-VIS به این صورت است که وقتی میزان جذب در طیف UV اندازه گیری می شود، لامپ تنگستن خاموش می شود و هنگامی که میزان جذب در نور مرئی اندازه گیری می شود ، لامپ دوتریوم خاموش می شود.

محفظه نمونه (Cell):

در اشکال و اندازه های مختلف برای انواع مختلف دستگاه اسپکتروفتومتر برای نگهداری نمونه ی مورد آزمایش موجود است که به آنها پوشش ، میکرو سلول ، میکروپلیت ، لوله آزمایش و … می گویند.

مونوکروماتور (Grating):

نقش مونوکروماتور در اسپکتروفتومتر، جدا کردن طول موج مورد نیاز پارمتر یا ماده قابل شناسایی از طریق تفاوت در ضریب شکست مواد مختلف، برای خواندن غلظت نمونه است.

آشکارساز (Detector):

برای اندازه گیری شدت امواج استفاده می شود و دارای خواص فتوالکتریک بوده که انرژی نورانی را به الکتریکی تبدیل می کنند.

صفحه نمایشگر (Display):

اسپکتروفتومترها می توانند خروجی خود را به روش های مختلف نمایش دهند. اما معمولاً اتصال آن به رایانه و استفاده از نرم افزار برای تجزیه و تحلیل داده ها و نمایش آن به عنوان نمودار میزان ترافیک یا جذب بر حسب طول موج ، معمول است.

روش اندازه گیری غلظت پارامتر مورد نظر:

در این روش ابتدا آب مقطر را درون لوله ی آزمایش ریخته و درون محفظه نمونه قرار می دهیم و دکمه ی CALL را میزنیم تا دستگاه روی عدد صفر کالیبره شود. سپس نمونه ی رنگی شده توسط Reagent را درون دستگاه قرار داده و با تابش طول موج مربوطه به نمونه، میزان غلظت پارامتر مورد نظر توسط دستگاه اندازه گیری شده و نمایش داده می شود.

دقت داشته باشید که برای اندازه گیری هر پارامتر پروسیجر (دستورالعمل) مربوط به آن پارامتر وجود دارد.

محدوده طول موج ها:

(فرابنفش)Uv :185 … 400 nm

(مرئی)VIS:400 … 700 nm

(مادون قرمز)IR :700 … 15000 nm



نمودار نشان دهنده میزان غلظت پارامتر:

در نمودار فوق محور عمودی میزان جذب و محور افقی میزان غلظت پارامتر مورد نظر را نشان می دهد.

محور میزان غلظت را با استفاده از محلول های استاندارد که غلظت پارامتر مورد نظر در آن ها مشخص بوده عدد گذاری کرده و میزان جذب از طریق همان محلول های استاندارد به دست می آید.

همچنین میزان جذب را می توان از طریق کم کردن میزان نوری که توسط دتکتور یا آشکارساز ثبت شده (نور عبوری) از میزان نور تابشی به نمونه اندازه گیری کرد.

میزان غلظت پارامتر مورد نظر در نمونه ی مجهول را می توان از طریق رسم نمودار بر اساس گراف شاخص به دست آورد.

لازم به ذکر است که غلظت پارامتر مورد نظر رابطه ی مستقیمی با میزان نور جذبی توسط یون های موجود در نمونه دارد.

هر پارامتری در طول موج معینی قابلیت جذب شدن دارد.

به طور خلاصه اسپکتروفتومتری یک روش تجزیه و تحلیل در شیمی است که با استفاده از اندازه‌گیری انتشار سطحی نور در طیف‌های مختلف طول موج، خصوصیات مختلف یک   نمونه ماده را اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه‌ از منبع تابش، محفظه نمونه (Cell)، مونوکروماتور یا تک رنگ ساز، آشکارساز، صفحه نمایشگر تشکیل شده است.  اسپکتروفتومتری در تجزیه و تحلیل مواد غذایی، داروها، مواد شیمیایی،   نانومواد و ترکیبات آلی استفاده می‌شود.


اسپکتروفتومتر های کمپانی هک (HACH):

کمپانی هک (HACH) از زمان تاسیس خود در سال 1933 همواره در حال توسعه راه حل های نو آورانه برای بهبود کیفیت آب بوده است. به دليل كيفيت بالای محصولات ارائه شده توسط شركت هک (HACH)، متخصصين در سراسر جهان برای اندازه‌گيری PH، هدايت،DO (Dissolved Oxygen)، كدورت، BOD (Biochemical Oxygen Demand)، اسپکتروفتومتر، غلظت يون و … از محصولات اين كمپانی استفاده می‌كنند. اسپکتروفتومتر های کمپانی هک (HACH) بر مبنای آخرین تکنولوژی های روز دنیا طراحی گردیده اند، تا نیاز کاربران در دستیابی هر چه بهتر به نتایج با دقت و صحت بالاتر را تضمین نمایند. طراحی جدید این دستگاه ها به همراه منوکروماتونرهای Czerny-Turner و  دتکتورهایی با نویز پایین، هرگونه انحراف از اندازه گیری های صحیح و دقیق را حذف کرده است. این دستگاه ها با پوشش کامل ناحیه مرئی و مرئی - فرابنفش در کنار طراحی کاملا پیشترفته امکان دستیابی به معتبرترین نتایج را برای کاربر فراهم می سازند.

انواع مدل های اسپکتروفتومتر برند هک (HACH):

  1. DR6000 (Benchtop)
  2. DR3900 (Benchtop)
  3. DR1900

شرکت خدمات مهندسي جنوب به عنوان قديمي ترين شرکت تأمين کننده تجهيزات آزمايشگاهي از برند هک (HACH) تا سال 2009 ميلادي در استان خوزستان می باشد.