اسپکترومتر (طیف سنج ) وسیله ای برای اندازه گیری طول موج نور در محدوده وسیعی از طیف الکترومغناطیسی است.
دانلود کاتالوگ محصولیکی از پر کاربردترین و رایج ترین نوع اسپکترومتر مورد استفاده برای تحقیقات، اسپکترومترهای اپتیکی هستند که به آنالیز امواج الکترومغناطیسی (نور) می پردازند. یک اسپکترومتر اپتیکی (یا طیف سنج) دستگاهی است که وظیفه اندازه گیری شدت طول موج نور در محدوده وسیعی از طیف الکترومغناطیسی را بر عهده دارد.
اصل اساسی در یک اسپکترومتر، تقسیم و تفکیک نور به طول موج های جزئی و سپس، ثبت و اندازه گیری شدت آنهاست و این امکان را برای محققین فراهم می کند تا تعاملات بین نور و ماده را مورد بررسی قرار دهند و اطلاعات ارزشمندی در مورد ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و رفتار مواد به دست آورند.
شرکت بلورآزمای سنجش نور، یکی از تولید کنندگان پیشرو در حوزه طیف سنجی و دستگاه های اسپکترومتر اپتیکی در ایران است. طراحی دستگاه اسپکترومتر BloorSpec، یکی از محصولات ایرانی شرکت بلورآزما، به گونه ای است که بالاترین سطح عملکرد را در حوزه های کاربردی و صنعتی ارائه می دهد.
شکل1- دستگاه طیف سنج BloorSpec، تولید شرکت بلورآزما
با کمک دستگاه اسپکترومتر می توان سیستم های طیف سنجی مختلفی را راه اندازی کرد و طول موج های مشخصی را آشکارسازی کرد و اسپکترومتر، بخش اندازه گیری شدت طیف را در این دستگاه ها بر عهده دارد.
سیستم های طیف سنجی قابل راه اندازی با اسپکترومتر ایرانی BloorSpec:
شکل2- برخی از انواع سیستم اسپکترومتری
برای آشنایی با مشخصات و ساختار اپتیکی این دستگاه، با ما همراه باشید.
عملکرد و نوع کاربرد یک دستگاه اسپکترمتر، قویاً به نوع تشعشعات الکترومغناطیسی دریافتی آن بستگی دارد و معمولاً پرکاربردترین موارد، نواحی فرابنفش، مرئی و مادون قرمز طیف را پوشش می دهند.
برای به دست آوردن حداکثر اطلاعات، شدت تشعشع نوری دریافتی باید به عنوان تابعی از طول موج اندازه گیری شود و به صورت یک طیف کلی در خروجی سیستم ارائه گردد.
شکل 3- شماتیک عملکرد کلی یک اسپکترومتر
به طور کلی، اسپکترومتر BloorSpec چهار عملکرد مشخص دارد:
بسته به نوع کاربرد دستگاه، نور ورودی می تواند از منابع مختلفی با استفاده از شکاف ورودی سیستم، جمع آوری گردیده و به بخش های دیگر ارسال شود.
به طور کلی، برای تأمین بازه طول موجی متناسب با آنالیز یک دستگاه طیف سنج، دو نوع منبع تابش به کار می رود:
نور پیوسته، معمولاً از طریق انتشار نور از مواد جامد گرم شده یا لامپ های رشته ای حاصل می شود که نور را در طیف گسترده ای از طول موج ها ساطع می کنند.
منابع خطی، لامپ ها و لیزرهای تخصصی هستند و بسته به نوع پیکربندی اپتیکی، می توان نور حاصل را با کمک عناصر پراکننده یا غیر پراکننده، بر اساس طول موج های مورد نیاز تنظیم کرد.
طیف سنج BloorSpec، که کل بازه طول موجی UV-Vis-NIR را برای هر دو نوع منابع نوری پیوسته و خطی پوشش می دهد (nm 170-1100) و بر اساس سفارش های ویژه نیز این قابلیت وجود دارد که بتوان طول بازه را تغییر داد.
این مدل از اسپکترومتر، با چنین پوشش طول موجی گسترده، به شما این امکان را می دهد تا قابلیت های آنالیز خود را گسترش دهید (از اندازه گیری مواد آلی و مولکول های کوچک گرفته تا جذب NIR در پلاستیک ها و پلیمرها).
وظیفه اصلی شکاف ورودی، محدود کردن عرض پرتو نور پیش از برهمکنش با عنصر پراکننده (مانند توری پراش یا منشور) است، زیرا باریک کردن پرتو، به بهبود رزولوشن ابزار کمک می کند. بنابراین، انتخاب یک عرض شکاف مناسب برای دستیابی به تعادل مطلوب بین شدت سیگنال و وضوح طیفی بسیار مهم است.
دو پارامتر بسیار مهم که باید در مواقع خرید اسپکترومتر به آنها دقت شود، رزولوشن و حساسیت است و هر چقدر دستگاه رزولوشن بیشتر و حساسیت بالاتری داشته باشد، آن را برای کار های آنالیزی مناسب تر می کند.
هر دوی این پارامترها، قویاً به عرض شکاف ورودی بستگی دارند زیرا اسلیت یا همان شکاف ورودی، مقدار نور ورودی به داخل سیستم را تنظیم می کند و از این رو به شدت بر روی مقادیر و کیفیت رزولوشن و حساسیت تأثیرگذار است.
هرچه شکاف ورودی عرض بزرگ تری داشته باشد، به همان میزان رزولوشن کاهش یافته و در مقابل، حساسیت (یا شدت نور) افزایش پیدا می کند و بالعکس.
اسپکترومتر مدرن BloorSpec، دارای شکاف های قابل تنظیم و در ابعاد مختلف است که این امکان را به کاربران می دهند تا میزان شدت سیگنال و رزولوشن را با توجه به نیازهای خاص خود بهینه کنند. رزولوشن این دستگاه تا 0.01 nm قابل تنظیم است (بسته به سفارش کاربر) و از حساسیت قابل قبولی برخوردار است.
در دستگاه BloorSpec، یک توری پراش، نور ورودی به دستگاه را به اجزای طول موجی تجزیه می کند و با توجه به دقت بالای دستگاه و طیف وسیع طول موجی، توری پراشی انتخاب شده است که تفکیک مورد نیاز را ایجاد کرده و دقت لازم را تأمین می کند.
پس از اینکه نور تفکیک شد، توسط عناصر اپتیکی به سیستم آشکارسازی ارسال شده و شدت خطوط طیفی ثبت می گردد. هر تشعشع مورد آنالیز، منحصر به فرد است و الگوهای طیفی متمایزی ایجاد می کند که به عنوان شناسه (یا به اصطلاح، اثر انگشت) آن ماده شناخته می شود.
سیستم آشکارسازی به کار رفته در یک طیف سنج، به عواملی مانند الزامات کاربردی، محدوده طیفی، حساسیت دستگاه، محدوده دینامیکی و ملاحظات هزینه بستگی دارد.
بسیار مهم است که هنگام خرید اسپکترومتر، سیستم آشکارسازی را انتخاب کنید که با معیارهای عملکردی طیف سنجی شما مطابقت داشته باشد و اندازه گیری های دقیق و قابل اعتمادی را برای هدف مورد نظر ارائه دهد.
سیستم آشکارسازی بکار رفته در دستگاه BloorSpec، از نوع آرایه های CCD است که دقت و سرعت اسکن بسیار بالایی دارند و از این رو، آنها را برای آنالیزهای در زمان واقعی بسیار مناسب می کند.
CCDها از آرایه ای از پیکسل های نزدیک به هم تشکیل شده اند، جایی که هر پیکسل حاوی یک عنصر حساس به نور و یک منطقه ذخیره بار است.
پس از ثبت اطلاعات طیفی، توسط سیستم نرم افزاری دیجیتالی شده و اطلاعات به یک سیستم کامپیوتری مجزا منتقل می گردد و به کاربر نمایش داده می شود.
اسپکترومتر BloorSpec، با نرم افزاری کاربر پسند و با کارایی بالا کنترل می شود که جهت استفاده در سیستم های دیگر قابل ارتقاء است. همچنین می تواند با طیف وسیعی از لوازم جانبی برای ارائه قابلیت های بیشتر مجهز شود و دقت آن را تا میزان بسیار بالایی می توان بالا برد (بسته به حساسیت حوزه مورد استفاده).
سیستم نرم افزاری بسیار کاربردی و با کاربری آسان است و امکان ذخیره اطلاعات به صورت تصویر و اعداد دو ستونی وجود دارد.
شکل4- ارائه طیف توسط BloorSpec
برای هر کدام از سیستم های اسپکترومتری، پیکربندی و چیدمان قطعات متفاوت است. پیکربندی زرنی-ترنر (Czerny-Turner)، یکی از رایج ترین پیکربندی های مدرن، با آرایش خاصی از قطعات اپتیکی است.
طراحی اپتیکی دستگاه BloorSpec نیز از نوع Czerny-Turner است که یک طیف نور چند رنگی (طیف پیوسته)، به صورت فضایی به مجموعه ای از طول موج های تک رنگ تفکیک شده و در خروجی، شدت خطوط طیفی ارائه می شود.
بخش اصلی چیدمان شامل منبع نور، آینه های موازی ساز، یک توری پراش (یا عنصر تجزیه کننده دیگر) جهت تفکیک طیفی و یک آشکارساز آرایه ای است.
شکل5 – طرح اپتیکی طیف سنج BloorSpec
با توجه به طراحی اپتیکی قوی، استفاده از قطعات با کیفیت و پوشش داخلی آندایز شده، میزان نور سرگردان دستگاه حداقل مقدار ممکن است و هرگونه نور بیرونی، نویز الکتریکی، یا سایر آلاینده های بیرونی که می توانند در قرائت طیف اختلال ایجاد کنند، به حداقل رسیده اند.
بدنه دستگاه نیز از جنس آلومینیوم آندایز شده است و استحکام بالا و در نتیجه طول عمر بالایی دارد. بعلاوه، طیف سنج BloorSpec کوچک و قابل حمل است و قابلیت نصب بر روی هر ستاپ اپتیکی را دارد.
همچنین، دستگاه دارای 2 سال گارانتی و 15 سال خدمات پس از فروش است و تیم پشتیبانی شرکت بلورآزما، در تمامی مراحل خرید و نصب تا نحوه استفاده و نگهداری از دستگاه، راهنمایی های لازم را در اختیار کاربران قرار می دهند.
جهت دریافت مشاوره رایگان جهت انتخاب یک دستگاه اسپکترومتر متناسب با کاربری ویژه و یا خرید از این مجموعه، با کارشناسان ما در بخش پشتیبانی تماس بگیرید.
این موارد، تنها چند نمونه از طیف وسیعی از کاربردهای اسپکترومتر است. تطبیق پذیری و توانایی این دستگاه ها در ارائه اطلاعات دقیق در مورد فعل و انفعالات مواد، آنها را به ابزاری ارزشمند در رشته ها و صنایع مختلف علمی تبدیل می کند.
شکل 6- نمونه ای از کاربرد طیف سنج
| Description | Specification |
|---|---|
| Czerny-Turner | Operation Mode |
| 170-1100 nm (Depending on User Order) | Wavelength Range |
| Replacement Slit (25, 50, 100, 200 µm) | Slit |
| <0.01% | Stray Light |
| >0.01-5 nm | Resolution |
| ±0.1 nm | Wavelength Accuracy |
| 500:1 | Signal/Noise |
| 180.000 Counts/µW-Per ms Integration Time | Sensitivity |
| USB 2, 3 High Speed, 480 Mbps | Interface |
| CCD linear array, 3648 Pixels | Detector |
| 0-99 Scan | Number of Scan to Average |
| 1 µs-360 s | Integration Time |
| Default USB Power | Power Supply |
| 200*140*50 mm | Dimensions |
| Ocean Insight | Avantes AvaSpec-ULS2048x64-EVO | BloorAzma | Specification |
|---|---|---|---|
| 200-1100 nm | 200-1160 nm | 170-1100 nm | Wavelength Range |
| 0.75-1.2 nm | 0.09-20 nm | 0.01-5 nm | Resolution |
| Back-thinned CCD | BT-CCD | CCD linear array | Detector |
| 6 ms-10 s | 2.4 ms-25 s | 1 µs-360 s | Integration Time |
| >3 AU | <1% | <0.1% | Stray Light |
| 88.9*63.5*52.4 mm | 175* 127* 44.5 mm | 150*20*10 mm | Dimension |
| $6500 | $6500 | Less than half of similar cases | Price |