دستگاه اسپکتروفتومتر و مشخصات فنی (0-100)

دستگاه اسپکتروفتومتر نوع جذبی

تعریف یک دستگاه اسپکتروفتومتر

دستگاه اسپکتروفتومتر (طیف سنج نوری)، یکی از ابزارهای کلیدی و مهم هر آزمایشگاه هستند که برای شناسایی آنالیز مواد به کار می روند.

مبنای آنالیز دستگاه اسپکتروفتومتر، برهمکنش امواج الکترومغناطیسی با ماده مورد آزمایش (در ابعاد مولکولی یا اتمی) است.

زمانی که تابش الکترومغناطیسی به ماده ای می ­تابد، بسته به حالت، ضخامت و ترکیب شیمیایی ماده، می تواند به روش های مختلفی با ماده تعامل کند: از جمله جذب و عبور، بازتاب و پراکندگی.
فرایند جذب زمانی اتفاق می افتد که انرژی نور توسط اتم ها یا مولکول های یک ماده جذب شود و عبور فرایندی است که نور از یک ماده عبور می کند، بدون اینکه جذب یا منعکس شود.
بازتاب، زمانی اتفاق می افتد که نور از سطح یک ماده منعکس می شود و زاویه انعکاس به خواص ماده از جمله ترکیبات و ضریب شکست آن بستگی دارد.

پراکندگی نیز زمانی رخ می دهد که ذرات کوچک یا بی‌نظمی‌های موجود در یک ماده باعث تغییر جهت نور شود. (برای جزئیات بیشتر به مقاله فرایندهای جذب و عبور مراجعه نمایید 😍).

شکل1- شماتیک نوعی از جذب و عبور، بازتاب و پراکندگی نور

دستگاه اسپکتروفتومتر نوع جذب و عبور

در دستگاه اسپکتروفتومتر نوع جذبی، فرایند جذب و عبور است که ملاک است و مشخص می­ شود که چه بخشی از نور فرودی، توسط مواد مشخصی جذب و چه مقادیری از آن عبور می کند.

در حقیقت، یک دستگاه اسپکتروفتومتر شدت نور را قبل و بعد از عبور از ماده نمونه اندازه گیری می کند (آشکارسازی می کند) و برای محاسبه میزان جذب نور توسط نمونه، از قانون بییر-لامبرت استفاده می شود.

نور عبوری از ماده نمونه، دارای طول موج مجزایی است که تغییر سطح انرژی معینی در اتم یا مولکول در حین جذب را نشان می ­دهد (یعنی، هرماده طول موج جذب مخصوص به خود را دارد).

دستگاه اسپکترومتر که امواج الکترومغناطیسی را آنالیز و آشکارسازی می­ کند، باید طوری طراحی شود که در فرکانس یا طول موج جذب ماده مورد آزمایش، فعال باشد.

به عبارتی، یک دستگاه اسپکتروفتومتر باید بتواند براساس نوع برهمکنش نور با ماده (جذب و عبور، بازتاب و یا پراکندگی)، در طول موج های فعال مواد مورد بررسی، آنالیزهای لازم را انجام دهد.

شکل2- شماتیکی از فرایند جذب و عبور نور از یک محلول 

عملکرد نهایی دستگاه اسپکتروفتومتر به گونه ای است که در خروجی، توابعی از شدت نور برحسب طول‌ موج‌ یا فرکانس‌ نشان داده می شود (طیف جذب یا عبور ماده مورد آنالیز).

اطلاعات (توابع) ثبت شده در خروجی دستگاه اسپکتروفتومتر که به آنها “طیف” گفته می­ شود، اطلاعات مهمی را در مورد ساختار مولکولی موادی که امواج الکترومغناطیسی روی آنها متمرکز شده است، در اختیار ما قرار می ­دهند.

به­ عبارتی، این طیف‌ ها «اثر انگشت» یا مشخصه­ عناصر و ترکیبات مختلف هستند، زیرا هر ماده (اتم و مولکول) در طول موج های خاصی جذب، عبور و یا بازتاب انجام می دهد.

عملکرد بخش اسپکترومتری یک دستگاه اسپکتروفتومتر

به طور خلاصه، عملکردی کلی یک دستگاه اسپکتروفتومتر مدرن شامل دریافت نور، تجزیه­ آن به اجزای طیفی، خوانش سیگنال حاصل، دیجیتالی کردن سیگنال به عنوان تابعی از طول­ موج (طیف خروجی) و در نهایت نمایش آن از طریق یک صفحه نمایش است.

در آرایش دستگاه اسپکتروفتومتر چند رنگ ساز، امکان جداسازی تابش چند رنگی به اجزای طیفی آن فراهم می شود که مزایای اصلی آن حساسیت بسیار بالا و نور سرگردان بسیار کم است.

دستگاه های اسپکتروفتومتر نوع آرایه‌ ای مدرن (مجهز به آشکارسازهای آرایه ای) برای تطبیق راحت‌ تر با اندازه‌گیری، اغلب به ورودی فیبر نوری مجهز هستند.

در اولین مرحله از کارکرد یک دستگاه اسپکتروفتومتر، که شامل هدایت نور به داخل دستگاه و بخش اسپکترومتر است (از طریق کابل فیبر نوری)، نور پس از عبور از شکاف ورودی، توسط یک عنصر پراکننده تفکیک می­ شود.

در یک دستگاه اسپکتروفتومتر معمولی یا در شرایطی که جداسازی دقیق طول­ موج چندان اهمیتی ندارد، برای جداسازی پهنای طول­ موجی مورد نظر، از فیلترهای نوری استفاده می­ شود.

در حالی که در یک دستگاه اسپکتروفتومتر با دقت بالا، برای انتخاب دقیق طول­ موج و تولید یک طیف معین، یک المان پاشنده مانند منشور، یا توری پراش که نور را به طیف وسیعی از طول موج ­های سازنده تفکیک می­ کند، به کار می ­رود.

شکل3- شماتیک کلی عملکرد تفکیک کنندگی یک منشور

منشوری از جنس مرغوب و با هندسه مناسب، طیفی ارائه می­ کند که در آن طول موج­ ها کاملاً از هم جدا می ­شوند. اما به طور معمول، منشور باید ب­چرخد تا باعث شود که تمامی طیف های طول موج، از شکاف خروجی عبور کنند و به آشکارساز برسند.

تقریباً می توان گفت در تمامی دستگاه های اسپکتروفتومتر مدرن کنونی، عامل ایجاد پاشندگی، توری های پراش هستند که معمولاً از یک صفحه­ شفاف ساخته می­ شوند که روی آن­ها تعداد بسیار زیادی خط موازی با فاصله­ بسیار نزدیک حک شده است.

مزایای دستگاه اسپکتروفتومتر مجهز به توری پراش (در مقایسه با منشورها)

• رزولوشن بهتر و بالاتر دستگاه
• پراکندگی خطی بالاتر
• پهنای باند دقیق و ثابت
• طراحی مکانیکی ساده تر برای انتخاب طول موج
• هزینه تولید کمتر

با استفاده از یک توری پراش به عنوان عنصر اصلی پراکننده­ طول موج، تمام بخش ­های طیف، از مادون قرمز دور تا فرابنفش دور، قابل آنالیز هستند.

توجه داشته باشید که افزایش تعداد خطوط موجود در یک توری پراش، دقت پراکندگی نور را افزایش می­ دهد و بر همین اساس، انواع مختلفی دارند.

توری پراش نوع مقعر، پراش و تصویر برداری را در یک عنصر ترکیب می کند و معمولاً در یک دستگاه اسپکتروفتومتر که از آشکارساز آرایه ای استفاده می کند، به کار می رود.

از مزایای جالب توجه آن، در کنار استحکام، ابعاد کوچک و حذف قطعات متحرک، می توان به اندازه گیری موازی کل طیف اشاره کرد که باعث کاهش بسیار در زمان اندازه گیری می شود. 

در صورت استفاده از توری پراش نوع صفحه ای یا تخت، لازم است از عناصر نوری اضافی (آینه های کروی یا عدسی) برای جهت دهی یا متمرکز نمودن پرتو استفاده شود.

شکل4- عملکرد یک توری پراش در یک دستگاه اسپکتروفتومتر نوعی

عملکرد بخش آشکارسازی یک دستگاه اسپکتروفتومتر

پس از مرحله اسپکترومتری، نور تفکیک شده بر روی یک آشکارساز یا طیف نگار ثبت می ­شود و برای هر طول موج متفاوت، نور عبوری از شکاف بر روی آشکارساز، در موقعیت و شدتی متفاوت تصویر می ­شود.

از این رو می­ توان گفت ویژگی عمومی یک دستگاه اسپکترفتومتر، ساز و کاری برای انتخاب (گزینش) طول موج است.

بیشترین طیف آشکارسازهای مورد استفاده در یک دستگاه اسپکتروفتومتر، فتودیودها، آشکارسازهای نوع آرایه‌ ای دیودی، CCD ها و به صورت مدرن تر، CMOS ها هستند.

آرایه های CMOS و CCD حساسیت و سرعت بالاتری در آشکارسازی دارند، اما آرایه های دیودی دینامیک بسیار بهتری را ارائه می دهند. از این رو،  انتخاب مناسب آشکارساز برای یک کاربرد خاص، می تواند عملکرد کل سیستم را بهبود بخشد.

در آخرین مرحله از آشکارسازی، نور دریافتی دیجیتالی شده و توسط یک نمایشگر خوانش می گردد و در اختیار کاربر قرار داده می شود.

شکل5- عملکرد کلی یک آشکارساز CCD در یک دستگاه اسپکتروفتومتر

پارامترهای مهم در طراحی یک دستگاه اسپکتروفتومتر

به طور کلی،معیارهای تعریف شده عملکرد ابزاری یک دستگاه اسپکتروفوتومتر موارد زیر هستند:

• محدوده طول موجی
• پهنای باند طیفی ( رزولوشن)
• نور سرگردان
• صحت طول موج
• تکرارپذیری طول موج
• صحت فوتومتری
• محدوده جذب فوتومتری
• زمان اسکن
• نسبت سیگنال به نویز

مهم است که این پارامترها، به صورت دوره ­ای بررسی شوند. البته یک دستگاه اسپکتروفتومتر مدرن، اغلب دارای تست­ های خود تشخیصی عملکرد، تحت عنوان کالیبراسیون هستند.

محدوده طول موجی

یک دستگاه اسپکتروفتومتر آرایه ای، بسته به نوع منبع نوری که در آنها تعبیه می گردد، در طیف وسیعی از طول موج ها، از فرابنفش تا نور مرئی و فروسرخ را شامل می شوند.

منبع نور ایده‌ آل، منبعی است که در تمامی طول‌موج‌ ها تحت پوشش خود، یک شدت ثابت داشته باشد و همچنین در طولانی مدت دارای پایداری و نویز کم باشد.

منابع نوری رایج در یک دستگاه اسپکتروفوتومتر:

• لامپ هالوژن-تنگستن
• لامپ دوتریوم-هالوژن
• لامپ زنون

نور فرابنفش، عموماً از یک لامپ قوس دوتریومی مشتق می‌ شود که گسیلی با شدت بالا و تداوم کافی در محدوده 190 تا 380 نانومتر ارائه می‌ کند.

نور مرئی، معمولاً توسط یک لامپ تنگستن یا در سیستم‌ های جدید، توسط یک لامپ تنگستن-هالوژن تأمین می‌ شود.

منابع لامپ زنون، محدوده UV و مرئی را پوشش می دهند. با این حال، میزان نور سرگردان ابزاری در آنها بالاتر است و انرژی کمتری در انتهای مرئی دور وجود دارد. با این وجود، برای اندازه گیری­ های عمومی ایده آل هستند.

شکل 7- منابع نوری مختلف و محدوده پوشش دهی آنها در مورد طول موج

در یک دستگاه اسپکتروفوتومتر  UV-VIS-NIR، معمولاً از دو لامپ تنگستن و نوع دوتریومی استفاده می‌ شود و در حالت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند:

• در حالت اول، نور دو منبع با یکدیگر ادغام شده و یک نور پهن باند تشکیل می‌‌شود.
• حالت بعدی این است که از یک سویچ برای انتخاب لامپ‌ها استفاده می‌ گردد. 

دقت داشته باشید که در طراحی یک دستگاه اسپکترفتومتر، اندازه آن متناسب با محدوده طول موج و وضوح نوری (رزولوشن) تعیین می شود.

پهنای باند طیفی و رزولوشن

تعاریف متعددی برای پهنای باند یک دستگاه اسپکتروفتومتر استفاده می شود:

• پهنای باند Δλ، به صورت اختلاف طول موج دو قله نزدیک به هم در یک طیف و با شدت یکسان تعریف می شود که می توان آنها را از هم تفکیک کرد (معیار رایلی). عمق (فرورفتگی) بین قله ها باید حداقل %19 حداکثر شدت باشد. 
• تعریف کاربردی تر، مربوط به عرض یک خط طیفی باریک است. در حقیقت، پهنای باند طیفی برای عرض شکاف معین، پهنای طول موجی است که با شدت نیم پیک مطابقت دارد. این پهنای باند بر اساس معیار رایلی، حدود 4/5 مقدار رزولوشن است (FWHM).

طبق تعریف دوم، پهنای باند طیفی یک دستگاه اسپکتروفتومتر تابعی از طراحی نوری، توان تفکیک/رزولوشن توری پراش و هندسه پرتو است. در ابزارهای با کیفیت بالاتر، می توان با تغییر شکاف بین شکاف های خروجی پهنای باند طیفی را تنظیم کرد.

برای دو خط طیفی متناظر با دو طول ­موج کنار هم ( λ و λ+Δλ )، تفکیک یا رزولوشن مقیاسی از گستردگی  است، به گونه­ ای که هنوز بتوان با کاهش آن، دو خط را تشخیص داد.

مطابق معیار توزیع رایلی، زمانی دو خط تفکیک ­پذیر نامیده می­ شوند که حداکثر کمینه­ خط اول ( λ) بر بیشینه­ خط دوم (λ+Δλ) منطبق شده باشد (شکل 8).

شکل 8- تفاوت تعریف رزولوشن در معیار رایلی و FWHM

در این شرایط، قدرت تفکیک توری با عرض W به صورت زیر تعریف می­ شود:

λ/Δλ=mN×W

در اینجا، N×W تعداد کل خطوط توری است که توسط نور پوشانده می­ شود. توجه داشته باشید که نمی­ توان m (مرتبه پراش) و N×W را مستقل از هم دانست.

با این حال، علاوه بر کیفیت اپتیکی سطح توری و موقعیت شکاف، کیفیت اپتیک ­های به کار رفته در دستگاه اسپکتروفتومتر و اندازه­ های شکاف ورودی و خروجی نیز نقشی اساسی دارند.

طبق تعریف FWHM، رزولوشن یک دستگاه اسپکتروفتومتر بر حسب عرض شکاف ورودی (W)، فاصله کانونی سیستم نوری و پراکندگی خطی توری (dl/dλ) پراش تعیین می شود:

Δλ=W.dλ/dl

λ/Δλ=W.dl   ⇒

این معادله زمانی استفاده شود که عرض شکاف ورودی برابر با عرض شکاف خروجی باشد. هرچه عرض شکاف کمتر باشد، رزولوشن بالاتر خواهد بود و خطا را کاهش می‌ دهند.

عرض شکاف متناسب با عرض باند طیفی است و هر تغییر در عرض شکاف را می توان به عنوان یک سطح از پیش تعیین شده پهنای باند طیفی تعیین کرد.

شکل9- تأثیر رزولوشن بالا بر نتایج طیفی

کاهش عرض شکاف، انرژی اپتیکی را در هنگام ورود به دستگاه اسپکتروفتومتر کاهش می دهد که می تواند میزان حساسیت دستگاه را مختل کند.

بیشترین تأثیر پهنای طیفی در هنگام اندازه گیری قله های بسیار باریک و تیز یا پیچیده یا جایی که دو یا چند قله بسیار نزدیک به هم هستند، مشهود می شود.

شکل10- مقایسه پهنای باندهای مختلف

معمولاً این پارامتر با وضوح پیکسل اشتباه گرفته می شود. وضوح پیکسل یا دیجیتال، پهنای طیفی است که توسط یک پیکسل آرایه تشخیص داده می شود و با عرض پیکسل و پراکندگی طیف در آشکارسازهای آرایه ای تعیین می شود.

نور سرگردان

 در یک دستگاه اسپکتروفتومتر، یک آشکارساز به کل انرژی نوری که به آن می رسد، بدون تبعیض بین طول موج های منفرد، پاسخ می دهد و نور سرگردان (Stray Light)، تابش طول موج های کاذب (به جز طول موج های انتخاب شده) است که به آشکارساز برخورد می کند.

مهم‌ترین منبع خطای مرتبط با ابزار، نور سرگردان است که بر دقت سیستم اندازه گیری طیف سنجی تأثیر می گذارد و معمولاً ناشی از نقص توری پراش، گرد و غبار، اجزای آسیب دیده یا فرسوده، بازتاب محفظه دستگاه اسپکتروفتومتر یا خطاهای سایر عناصر نوری است.

این اثر در غلظت‌های بالاتر قابل توجه تر می‌شود زیرا در چنین غلظت‌ هایی، نور سرگردان سهم بیشتری از کل نور دریافتی آشکارساز را تشکیل می دهد.

به عبارت دیگر، در سطوح توان پایین، نور سرگردان باعث غیر خطی بودن سیگنال می شود و بنابراین محدوده اندازه گیری سیستم را محدود می کند.

شکل11- شماتیکی از نور سرگردان در یک دستگاه اسپکتروفتومتر تک رنگ ساز

میزان نور سرگردان، از روش های مختلفی تعیین می گردد:

1- در روش تست استاندارد ASTM، میزان نور سرگردان از طریق فیلترهای رنگی cut-off پهن-باند (long pass) اندازه گیری می شود.

چنین فیلترهایی، نور را در طول موجی که اندازه گیری باید انجام شود، جذب می کنند اما طول موج های بالاتری را ارسال می کنند. بنابراین هر گونه عبور نور به زیر طول موج قطع فیلترها، ناشی از نور سرگردان خواهد بود.

طبق تعریف، نور سرگردان نسبت عبور نور در ناحیه طول موج مسدود شده در زیر لبه فیلتر به میزان عبور نور در ناحیه غیر مسدود است.

2- روش‌ دیگر اندازه‌گیری نور سرگردان که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد، از یک منبع نور تک رنگ (مثلاً لیزر He-Ne) استفاده می‌کند.

شکل12- نمودار تاثیر نور سرگردان بر نتایج اسپکتروفتومتری

شدت های طول موج لیزر و طول موج دیگر ( بااختلاف 10 نانومتر از طول موج لیزر) اندازه گیری می شود که نسبت دومی به اولی، معیاری برای نور سرگردان سیستم است.

شکل13- مقایسه مقادیر مختلف نور سرگردان

تکرارپذیری طول موج

تکرارپذیری طول موج، به توانایی یک دستگاه اسپکتروفتومتر برای تولید نتایج ثابت، در حین اندازه‌ گیری چندین باره یک طول موج (در مدت 1 دقیقه) اشاره دارد و یک ویژگی مهم برای ابزارهای مورد استفاده در طیف سنجی است.

در حقیقت، تکرارپذیری طول موج، ثبات اندازه گیری طول موج است و عوامل متعددی وجود دارد که می تواند بر تکرارپذیری طول موج تأثیر بگذارد، از جمله:

• شرایط محیطی
• پایداری اجزای دستگاه
• روش های کالیبراسیون

برای دستیابی به تکرارپذیری طول موج بالا، دستگاه اسپکتروفتومتر باید دارای اجزای پایدار و دقیقی باشد (شامل منابع نور، اجزای نوری با کیفیت بالا و آشکارسازها) که بتواند طول موج مورد نظر را در طول زمان حفظ کند.

هر گونه نوسان یا ناپایداری در این اجزا می تواند باعث تغییر در طول موج اندازه گیری و عدم تکرارپذیری شود.

برای بررسی تکرارپذیری طول موج در یک دستگاه اسپکتروفتومتر، معمولاً انجام می گردد:

• ابتدا یک منبع نور پایدار و تکرارپذیر، مانند یک لامپ کالیبراسیون یا یک لیزر تثبیت شده انتخاب می شود.
• سپس، منبع نور منتخب با شکاف ورودی طیف سنج تراز می گردد و یک طیف از منبع نور بدست می آید.
• در مرحله بعد، یک خط طیفی قابل توجه از طیف انتخاب گردیده (ترجیحاً یک خط باریک) و موقعیت آن با استفاده از نرم افزار طیف سنج ثبت می شود.
• مرحله قبل چندین بار تکرار می شودد تا چند اندازه گیری از موقعیت خط طیفی بدست آید.
• میانگین و انحراف معیار موقعیت های خط طیفی به دست آمده محاسبه می شود.
• انحراف استاندارد نشانه ای از تکرارپذیری اندازه گیری طول موج طیف سنج را نشان می دهد. انحراف استاندارد کمتر، نشان دهنده تکرارپذیری بالاتر است.

شکل 14- انحراف معیار کمتر، تکرارپذیری بهتر

بهبود تکرارپذیری طول موج را می توان از طریق روش های زیر به دست آورد:

کالیبراسیون: کالیبراسیون های منظم را با استفاده از یک ماده مرجع شناخته شده انجام دهید تا مطمئن شوید که دستگاه اندازه گیری های دقیقی را ارائه می دهد.

انجام بررسی های کالیبراسیون بر روی دستگاه، با استفاده از استانداردهای شناخته شده، مانند خطوط انتشار اتمی یا ویژگی های جذب در گازها، معمول است.

تثبیت: ابزار را در محیطی پایدار با دما، رطوبت و ارتعاش کنترل شده نگه دارید زیرا این کار، تغییرات ناشی از عوامل محیطی را به حداقل می رساند.

تعمیر و نگهداری: تعمیر، نگهداری منظم، تمیز کردن ابزار و تعویض اجزای فرسوده نیز می تواند در به حداقل رساندن هرگونه تغییر کمک کند.

آموزش: اطمینان حاصل کنید که اپراتورها برای استفاده از ابزار و پیروی از روش های عملیاتی استاندارد، به درستی آموزش دیده اند.

کنترل کیفیت: بررسی های معمول کنترل کیفیت را انجام دهید تا مطمئن شوید که دستگاه مطابق با مشخصات کار می کند.

داشتن یک فرآیند کنترل کیفیت قوی می‌تواند این اطمینان را حاصل کند که اندازه‌گیری‌ها در طول زمان سازگار و دقیق هستند.

دقت فوتومتریک

دقت فتومتریک به میزان دقت اندازه گیری روشنایی یا شدت نور اشاره دارد. به عبارت دیگر، دقت فوتومتری بیان می کند که یک دستگاه چقدر می‌تواند کل میزان نوری را که روی آشکارساز  می‌ تابد را به دقت اندازه‌گیری کند.

به عبارت دیگر، دقت فوتومتریک تفاوت بین میزان جذب اندازه ­گیری شده و مقدار استاندارد تعیین شده است.

عواملی که می توانند بر دقت فتومتریک یک دستگاه اسپکتروفتومتر تأثیر بگذارند عبارتند از:

• میزان حساسیت آشکارساز مورد استفاده
• کالیبراسیون
• کیفیت و تمیزی سیستم اپتیک
• عوامل محیطی مانند: نور محیط یا تغییرات دما

در یک اسپکتروفتومتر، می توان دقت فتومتریک را با مقایسه داده های طیفی به دست آمده از طیف سنج با مقادیر استاندارد شناخته شده اندازه گیری کرد.

روش اندازه گیری دقت فتومتریک در یک اسپکتروفتومتر، معمولاً شامل مراحل زیر است:

• منبع نور کالیبره شده: برای اندازه گیری دقت فوتومتریک، یک منبع نور کالیبره شده (مانند یک لامپ تنگستن هالوژن یا یک لامپ دوتریوم) به عنوان استاندارد مرجع مورد نیاز است.
• اندازه گیری طیف مرجع: با استفاده از منبع نور کالیبره شده به عنوان ورودی، طیف مرجع را با طیف سنج اندازه گیری کنید. طیف مرجع باید نشان دهنده خروجی واقعی منبع نور باشد.
• محاسبه ضریب تصحیح: طیف مرجع را با مقادیر استاندارد شناخته شده مقایسه کنید و فاکتورهای تصحیح مورد نیاز برای تنظیم خوانش های اندازه گیری طیفی را محاسبه کنید.
• اندازه گیری طیف نمونه: طیف نمونه را با استفاده از تنظیمات و شرایط طیف سنج مشابه اندازه گیری مرجع اندازه گیری کنید.
• اعمال ضریب تصحیح: ضریب تصحیح محاسبه شده در مرحله 3 را برای اندازه گیری های به دست آمده در مرحله 4 اعمال کنید تا داده های فتومتریک تصحیح شده را به دست آورید.

شکل15- نمودار مقایسه مقادیر دقت فوتومتریک با یک مرجع استاندارد

دقت طول موج

کالیبراسیون دقیق طول موج برای هر برنامه کاربردی با تکیه بر تکنیک طیف سنجی بسیار مهم است و مبنایی برای استفاده از آن به عنوان یک ابزار تحلیلی قابل اعتماد است.

دقت طول موج، توانایی دستگاه اسپکتروفتومتر برای عملکرد در طول موج انتخاب شده است و هنگام اندازه‌گیری قله‌ های باریک، اهمیت آنها بیشتر نمود پیدا می کند، زیرا تنها چند نانومتر دورتر از قله، می تواند منجر به خطاهای جذب قابل توجهی شود.

اگر دقت طول موج ابزار ± 1 نانومتر باشد، به این معنی است که برای طول موج 500 نانومتر، طول موج مرکزی واقعی ممکن است در محدوده 499 – 501 نانومتر باشد.

مشابه دقت فتومتریک، دقت طول موج نیز می تواند برای ابزارهای مختلف متفاوت باشد. در اسپکتروفتومترهای قدیمی، دقت طول موج رایج ترین پارامتری بود که در طول زمان دچار انحراف و تغییر می شد.

در مدل های کلاسیک، تنظیمات طول موج توسط درایوهای مکانیکی و الکترومکانیکی انجام می شد که توری پراش، آینه ها، فیلترها و سایر اجزایی که انتخاب طول موج را تعیین می کردند را حرکت می دادند.

برخی از اسپکتروفتومترهای مدرن‌ تر، رویه‌ های تشخیصی و کالیبراسیون خودکار را برای دقت طول موج تعبیه کرده‌ اند که در هنگام روشن شدن دستگاه عمل می‌ کنند.

در اسپکتروفتومترهای داری آشکارسازهای آرایه ای، حرکت توری پراش و بسیاری از اجزای نوری دیگر حذف شده است و عملکرد انتخاب طول موج را پایدارتر و تکرارپذیرتر می‌کند، اما با این وجود نیز باید به‌ جهت اعتبار سنجی، به‌ طور منظم دقت طول موج بررسی شود.

دقت طول موج، با اسکن یک فیلتر طول موج با پیک های انتقالی کاملاً مشخص و مقایسه آنها با نتایج موجود در استانداردهای کالیبراسیون تعیین می شود.

میزان انحراف مقدار واقعی اندازه گیری شده دستگاه اسپکتروفتومتر، نسبت به طول موج واقعی برای یک نمونه استاندارد دقت طول موج نامیده می شود.

در حالت ایده‌آل، هر ماده مرجعی که برای تعیین دقت طول موج استفاده می‌ شود، باید دارای پیک‌ های باریک و کاملاً مشخص در طول موج‌ های مختلف در محدوده طول موجی دستگاه اسپکتروفتومتر باشد.

شکل16- نمودار تعیین میزان دقت طول موج

امیدواریم که با خوندن این مقاله حوصله تون سر نرفته باشه ☺️

به شما کاربر عزیز پیشنهاد می کنیم که در صورت تمایل، محصولات شرکت دانش بنیان بلورآزما را نیز مشاهده کنید و در صورت نیاز، می توانید کاتالوگ هر محصول را به صورت جداگانه دانلود کنید🌷

منابع و مراجع

Wavelength accuracy and reproducibility of a high resolution computer-controlled monochromator

Effective measurement of the wavelength accuracy calibration by using Monte Carlo uncertainty calculation

Wikipedia