اسپکتروفتومتر چیست؟
اسپکتروفتومتر ابزاری است که با اندازه‌گیری میزان جذب نور مواد، اطلاعات ارزشمندی را از ماده استخراج می‌کند. این دستگاه قادر است میزان نور جذب شده، بازتابی و عبوری توسط یک ماده را اندازه گیری کند. اسپکتروفتومترها کار غلظت سنجی و شناسایی ویژگی های مواد را در پزشکی، زیست پزشکی، پزشکی قانونی، کنترل کیفیت، داروسازی، فیزیک، شیمی و دیگر حوزه هایی که به شناسایی مواد نیاز دارند، انجام می‌دهند.
تفاوت اسپکترومتر و اسپکتروفتومتر
هنگام خرید طیف سنج می بایست به تفاوت‌های اسپکترومتر و اسپکتروفتومتر دقت کنیم.
ذکر این نکته نیز خالی از لطف نیست که همه اسپکتروفتومترها شامل اسپکترومتر نیز می‌شوند. به بیان دقیق‌تر، اسپکتروفتومتر از اسپکترومتر و منبع نوری تشکیل شده است. اسپکترومترها پرتوی نور را دریافت و طول موج‌های مختلف آن را از هم جدا می کنند. بسته به نوع دستگاه نیز منبع نوری مشخصی در درون آن به کار رفته است.
برای خرید اسپکتروفتومتر چه نکاتی را در نظر داشته باشیم؟
گاهی انتخاب و خرید اسپکتروفتومتر از بازار بسیار گیج کننده و پیچیده است. اگر مشتری به درستی نداند که چه محصولی نیاز وی را برطرف می‌کند ممکن است دستگاهی که در نهایت می‌خرد پاسخگوی همه نیازهایش نباشد و یا با داشتن قابلیت‌های اضافه که به کار مشتری نمی آید، وی را مجبور به پرداخت هزینه بیشتری نماید. انتخاب یک اسپکتروفتومتر مناسب می‌تواند چالش برانگیز باشد زیرا محدودیت‌های تشخیص، کیفیت داده‌ها، زمان اندازه گیری، سرعت آنالیز، سهولت استفاده، انعطاف پذیری، اطمینان از نتایج، بازه طول موجی و بسیاری پارامترهای دیگر باید در نظر گرفته شود. بهتر است پیش از شروع فرآیند خرید این موارد را به دقت بررسی نمایید:
در ادامه قصد داریم که به بررسی هر کدام از این پارامترها بپردازیم.
اسپکتروفتومترها کاربردهای بسیار زیاد و مختلفی دارند. بنابراین تنوع مشخصات و حتی ظاهر آن ها در بازار زیاد است و خریداران می بایست اهداف و حدود تشخیص ابزار را ارزیابی کنند. کاربران می توانند بسته به اهداف تحقیق، مشخص کنند که از ناحیه فرابنفش تا فروسرخ نزدیک بیشتر با کدام طول موج‌ها سر و کار دارند. یا این که تنها با یک نمونه کار خواهند کرد و یا اصلا نیاز دارند چند نمونه را به سرعت آنالیز کنند. از طرفی اسپکتروفتومترها به دو دسته اصلی تک پرتو و دوپرتو نیز تقسیم می‌شوند که برای کاربر تفاوت زیادی ایجاد می کند. پس باید پیش از خرید نیاز کاربر را به شکل دقیق مشخص کنید.
به طور کلی در مورد نیاز خود باید به سؤالات زیر پاسخ دهید:
چه نمونه‌هایی را اندازه گیری می کنید؟
محدوده تشخیص مورد نظر شما چیست؟
آیا اندازه گیری میزان جذب و عبور برای شما اهمیت دارد یا جذب و بازتاب؟
کدام ویژگی‌های نمونه ها را بررسی می‌کنید؟
بازه طول موجی: از مهم‌ترین مشخصاتی که باید در نظر بگیرید، بازه طول موجی است:
مدل نور مرئی: معمولا بازه طول موجی۳۸۰ تا ۹۰۰ نانومتر دارند که اغلب توسط لامپ تنگستن تولید می‌شود. این مدل‌ها معمولا قابل حمل هستند و برای اندازه گیری‌های میدانی مناسب هستند.
مدل مرئی- فرابنفش: در این مدل از دو لامپ تنگستن و دوتریوم استفاده می‌شود و بازه ۲۰۰ تا ۹۰۰ نانومتر را پوشش می‌دهد (برخی از آن ها از ۱۹۰ نانومتر نیز طیف گیری را انجام می‌دهند). نکته مهم این است که لامپ دوتریوم ناحیه فرابنفش را به طور کامل پوشش می‌دهد و شروع بازه طیفی به قدرت دستگاه اسپکترومتر بستگی دارد. در برخی از این نوع اسپکتروفتومترها از لامپ زنون نیز استفاده می شود. این طیف سنج ها بیشتر در پزشکی قانونی، جرم شناسی، چاپ و صنایع نساجی، شیمی، فیزیک و داروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
و اما نکته‌ای که در هنگام خرید باید توجه داشت این است که آشکارسازهای دستگاه‌های اسپکتروفتومتر غالبا از نوع پایه سیلیکون هستند و ناحیه آشکارسازی سیلیکون (با توجه به باند گپ سیلیکون) بین ۲۰۰ تا ۱۱۰۰ است. بنابراین اکثر شرکت‌های سازنده بازه ۲۰۰ تا ۱۱۰۰ را به عنوان بازه آشکارسازی خود اعلام می‌کنند. اما باید توجه داشت که حساسیت سیلیکون در سرتاسر این بازه یکسان نیست و بازه ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ در آشکارسازهای سیلیکونی به سختی دیده می‌شود (ناحیه تار).
این ناحیه تار تنها در صورت وجود نورهای با شدت بسیار بالا آشکارسازی می‌شوند. بنابراین بازه آشکارسازی با حساسیت بالا در سیستم ها ۲۰۰ تا۹۰۰ است.
اسپکتروفتومتر تک پرتو برای اندازه گیری، تنها از یک پرتو نور استفاده می کنند. بدین معنی که ابتدا جذب مرجع اندازه‌گیری شده و سل نمونه برداشته می‌شود. پس از آن سل نمونه جاگذاری شده و سپس جذب نمونه اصلی اندازه گیری می‌شود. اختلاف این دو اندازه گیری، جذب نمونه خواهد بود. دستگاه‌های تک پرتو دامنه دینامیکی بالاتری دارند و از اسپکتروفتومترهای دوپرتو ساده تر، ارزان تر و کوچکتر هستند.
در اسپکتروفتومترهای دو پرتو، پرتوی نور تابیده به دو قسمت تقسیم می‌شود که به صورت متناوب بین مرجع و نمونه حرکت می‌کند تا زمان اندازه گیری کاهش یابد. این کار موجب می‌شود که طیف مرجع و نمونه به طور هم‌زمان و در زمان خیلی کم اندازه گیری شود. به دلیل افزایش سرعت در این نوع اندازه گیری، برای بررسی مواد پویا و موادی که با گذشت زمان تغییر غلظت دارند، استفاده می‌شود. از طرفی، اسپکتروفتومتر دوپرتو از طریق تصحیح خودکار مداوم دارای دقت اندازه گیری بیشتری نسبت به اسپکتروفتومتر تک پرتو است و پایداری طیفی بیشتری دارد.
تمام اندازه گیری‌های طیف سنجی با استفاده از یک آشکارساز انجام می‌شود که فوتون‌ها را به یک سیگنال قابل اندازه گیری تبدیل می‌کند. نمونه بارز آشکارساز، چشم انسان است که می تواند نور مرئی را در بازه طول موجی ۳۹۰ تا ۷۰۰ نانومتر تشخیص دهد. نحوه تبدیل فوتون ها به سیگنال های الکتریکی بسیار متفاوت است، اما به طور کلی می توان آن ها را به دو دسته تقسیم کرد: آن هایی که از طریق اثر فوتوالکتریک کار می کنند و آن هایی که بر اساس خصوصیات نیمه هادی‌ها کار می‌کنند.
همه آشکارسازها را می توان از نظر ویژگی‌های اساسی مختلف از جمله پاسخ طیفی، بازده کوانتومی، دامنه دینامیکی، زمان پاسخ و نسبت سیگنال به نویز ارزیابی کرد. شرکت‌های سازنده برای تشخیص میزان جذب معمولا از PMTها یا فتودیودها استفاده می‌کنند. PMTها زمان پاسخ سریع و حساسیت بیشتری نسبت به فوتودیودها دارند اما فوتودیودها دامنه دینامیکی بیشتری دارند. CCD ها نیز قابلیت ثبت آنی کل بازه را داشته و سیگنال به نویز بالایی دارند.
زمان اندازه گیری و سرعت آنالیز آشکارساز
تولید سیگنال الکتریکی از فوتون برخوردی در یک بازه زمانی بسیار سریع اما قابل اندازه گیری، اتفاق می افتد که بستگی زیادی به نوع آشکارساز دارد. زمان پاسخگویی در واقع مقدار زمان مورد نیاز آشکارساز برای تولید سیگنال بعدی است. برخی اسپکتروفتومترها که آشکارساز فوتودیود دارند، طیف گیری را در کسری از ثانیه (میلی ثانیه) انجام می‌دهند. آشکارساز های فوتوکاتد زمان پاسخی در مقیاس نانوثانیه دارند که امکان مطالعه رویدادهای بسیار کوتاه را فراهم می کنند. در حالی که برخی دیگر که سیستم اسکنی دارند چند ثانیه طول می کشد تا خروجی را اعلام کنند. بنابراین در صورتی که آزمایش های مبتنی بر زمان و بسیار سریع دارید، از خرید دستگاه های اسکنی خودداری کنید.
علاوه بر زمان طیف گیری، زمانی که نرم افزار نیاز دارد تا اطلاعات را آنالیز کند نیز می بایست در نظر گرفته شود. اگر کار تحقیقاتی انجام می‌دهید ممکن است زمان برای شما مورد تعیین کننده ای نباشد. اما در صورتی که اسپکتروفتومتر برای آنالیز مواد ورودی یا خروجی یک کارخانه مورد استفاده قرار می‌گیرد و سرعت فاکتور مهمی است، سعی کنید دستگاه سریع‌تر را خریداری کنید.
نسبت سیگنال به نویز آشکارساز
همه آشکارسازها سیگنال های کوچکی تولید می کنند که با عنوان نویز دستگاه شناخته می‌شود. این نویز حاوی هیچ اطلاعات مفیدی نیست و بنابراین می بایست در دستگاه به حداقل برسد. هرچه نسبت سیگنال به نویز بالاتر باشد، آشکارساز حساس‌تر شناخته می‌شود.
نسبت سیگنال به نویز بیش از هر چیز به خنک‌سازی آشکارساز مرتبط است. به طور کلی می توان گفت که به ازای هر ده درجه سانتیگراد کاهش درجه حرارت، میزان نویز ۳۰ درصد کاهش می‌یابد. بنابراین اگر با نمونه‌های حساسی سر و کار دارید که طیف آن ها عموماً با نویز زیاد همراه است، اسپکتروفتومتری با طیف سنج خنک سازی شده خریداری کنید.
دامنه دینامیکی آشکارساز
دامنه دینامیکی یک آشکارساز در واقع حداکثر سیگنال قابل دستیابی نسبت به نویز است. آشکارسازی با دامنه دینامیکی بالا قادر است فوتون های بسیار ضعیف را نیز اندازه گیری کند. اما این نکته را در نظر داشته باشید که با افزایش دامنه شدت قابل اندازه گیری، نسبت سیگنال به نویز کوچکتر می شود که نتیجه آن حساسیت کمتر دستگاه است. بنابراین دستگاهی انتخاب کنید که آشکارساز آن دامنه دینامیکی بهینه داشته باشد.
حساسیت
حساسیت به معنی حساسیت فوتومتریک (مقدار نور مورد نیاز برای شناسایی سیگنال) و حساسیت کمومتریک (کمترین میزان اختلاف جذب قابل شناسایی) است. برای افزایش حساسیت، دستگاه‌هایی با اسپکترومتر سردسازی شده را انتخاب کنید که با استفاده از آن‌ها می توان زمان طیف گیری را افزایش داد.
رزولوشن به معنی توانایی تمایز بین دو طول موج در فاصله نزدیک توسط طیف سنج است. برای مثال اگر در یک طیف فاصله دو قله از هم ۲ نانومتر است، برای تشخیص به اسپکترومتری نیاز دارید که رزولوشن آن حداقل ۲ نانومتر باشد.
هر چه قدر پهنای باند در دستگاه اسپکتروفتومتر کمتر باشد، می‌تواند اندازه گیری با رزولوشن بالاتر انجام دهد. پهنای باند تا حد زیادی به عرض شکاف (اسلیت) مونوکروماتور (عرض پرتوی نور که وارد طیف سنج می شود) بستگی دارد. برای جدا کردن دو خط طیفی، لازم است که این خطوط حداقل به اندازه عرض اسلیت به اضافه یک پیکسل پراکنده شوند. برخی دستگاه‌ها برای دسترسی دادن به رزولوشن‌های مختلف، کیت اسلیت دارند که شامل اسلیت با اندازه های مختلف (برخی تا ۴ اندازه مختلف ۲۵، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میکرومتر) است و می‌تواند وضوح را برای کاربردهای مختلف تغییر دهد. پهنای اسلیت متغیر برای شما آزادی عمل بیشتری ایجاد می‌کند.
هنگام خرید حتما به فضای در نظر گرفته شده برای اسپکتروفتومتر در آزمایشگاه یا اتاق کار خود توجه کنید. اگر محدودیت فضا دارید دستگاه هایی که دارای نمایشگر هستند برای شما مناسب ترند؛ چرا که فضای کمتری را اشغال می‌کنند. ضمن این که در نظر داشته باشید که اسپکتروفتومترهای دوپرتو عموما کمی از اسپکتروفتومترهای تک پرتو بزرگتر هستند.
سهولت استفاده هم به سخت افزار دستگاه برمی‌گردد و هم به نرم افزار. باید توجه داشته باشید که هر دوی این موارد از سادگی استفاده برخوردار باشند. پیچیدگی نرم افزار و نیز راه اندازی دستگاه ممکن است کاربر را دچار خستگی یا اشتباه کند. این مورد زمانی بیشتر اهمیت پیدا می‌کند که دستگاه را برای بخش های صنعتی خریداری می کنید (و نه دانشگاهی و پژوهشی). چرا که در بخش های صنعتی عمدتا کاربر غیرمختصص است و در صورتی که استفاده از دستگاه ساده نباشد وی را دچار سردرگمی می‌کند.
معمولا دستگاه‌هایی که دارای صفحه نمایش هستند نرم افزار ضعیف‌تری دارند و مناسب کارهای تحقیقاتی نیستند. از طرفی دستگاه هایی که قابلیت اتصال به کامپیوتر دارند طرفداران کمتری در حوزه صنعت و بخش‌های QC و QA دارند؛ چرا که این کاربران ترجیح می دهند تنها یک خروجی کیفی مشاهده کنند و نیازی به دیدن کل طیف و اطلاعات دقیق‌تر ندارند.
بسته به کاربری دستگاه، محل قرارگیری نمونه متفاوت است. ممکن است بخواهید طیف یک فیلم و یا یک محلول را اندازه بگیرید. ممکن است ترجیح دهید محلول را داخل کووت نریخته و مستقیماً درون لوله آزمایش طیف گیری را انجام دهید (بنابراین دستگاه باید قابلیت نگهداری لوله آزمایش و کارکردن با درب باز را داشته باشد). برخی کاربران نیز ترجیح می دهند برای افزایش سرعت از اسپکتروفتومترهای چند کووتی استفاده نمایند. برخی از اسپکتروفوتومتر ها علاوه بر نمونه‌های مایع قادر به اندازه‌گیری نمونه های لایه نازک، فیلترها، شیشه‌های مسطح و… نیز هستند.
اگر اسپکتروفتومتر را برای کارهای تحقیقاتی خریداری می‌کنید این موضوع اهمیتی ندارد؛ اما در صورتی که موادی که شما با آن ها سروکار دارید می‌بایست آزمون‌های خاصی را بگذرانند، این موضوع مهم است. برخی شرکت‌ها دستگاه‌هایی را می‌فروشند که گواهینامه‌های ویژه‌ای دارند. برای مثال خریدارهای فعال در حوزه دارویی و غذایی ترجیح می دهند دستگاهی بخرند که از پیش گوهینامه لازم را دریافت کرده باشد.
سیستم‌های اسکنی به دلیل داشتن قطعات متحرک نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای دارند. این موضوع دقت اندازه گیری را پس از مدتی تحت الشعاع قرار می‌دهد. بنابراین در صورت خرید دستگاه اسکنی این موضوع را مد نظر قرار دهید.
سعی کنید با در نظر گرفتن تمامی مشخصات مورد نیاز خود، در نهایت دستگاهی را انتخاب کنید که از نظر قیمت مناسب باشد. حتی اگر محدودیت بودجه ندارید، دستگاه گران قیمت را خریداری نکنید. چرا که امکانات بیشتر ممکن است کاربر را با پیچیدگی‌هایی مواجه کند که لذت کار کردن با دستگاه و نیز کارایی را برای وی کم کند. یکی از پارامترهایی که هزینه نهایی اسپکتروفتومتر را برای کاربر زیاد می کند، وارداتی بودن دستگاه است. پس این نکته را نیز در نظر داشته باشید.
خرید مدل‌های قدیمی برندها یا مدل های جدیدتر نیز تفاوت قیمت زیادی ایجاد می‌کند و به کاربری شما بستگی دارد. بنابراین برای تصمیم گیری می بایست نیاز خودتان را بسنجید. در صورتی که یک مدل قدیمی پاسخ نیاز شما را می‌دهد، هزینه بالاتر برای مدل‌های جدید صرف نکنید. اما قبل از خرید حتماً از گارانتی کامل توسط فروشنده مطمئن شوید؛ چرا که برخی شرکت های فروشنده مدل‌های قدیمی خود را گارانتی نمی کنند. پیشنهاد می‌کنیم تا نگاهی به اسپکتروفتومترهای لِنا بیندازید.
خدمات پس از فروش
حتما در هنگام خرید باید به پشتیبانی و خدمات پس از فروش دقت کنید. برای این کار علاوه بر بررسی و مقایسه تعهداتی که شرکت‌های فروشنده به شما می‌دهند لازم است با مشتری‌های قبلی آن کمپانی نیز ارتباط بگیرید تا این موضوع صحت سنجی شود. دستگاه‌های اپتیکی استهلاک بالایی دارند و نبود خدمات پس از فروش و گارانتی معتبر ممکن است دستگاه را با یک ایراد کوچک زمین‌گیر کند.
امکان سفارشی سازی
یکی از پارامترهای مهم در حمایت از مشتری، امکان سفارشی سازی محصولات است. در صورتی که نیازی دارید که هیچ کدام از اسپکتروفتومترهای موجود در بازار آن را برآورده نمی‌کند و یا دستگاهی با امکانات کمتر می‌خواهید که هزینه شما پایین بیاید، از شرکت‌های تولیدکننده بخواهید دستگاه مورد نیاز شما را سفارشی سازی کنند. شرکت های کمی هستند که این مورد را می پذیرند؛ اما در نهایت شما دستگاهی مطابق با نیاز خود دریافت نموده اید. شرکت تکسان این نیاز را برای شما برطرف می‌کند.
بازدید دوره ای و نگهداری از دستگاه
از آن جایی که اسپکتروفتومترها ابزارهای پیشرفته‌ای هستند، نیاز به نگهداری درست دارند تا اندازه گیری دقیق انجام دهند و طول عمر مفیدی داشته باشند. برای نگهداری اسپکتروفتومتر نیاز است از شرکت فروشنده در مورد انجام کالیبراسیون و بازدید دوره ای سوال بپرسید.
داشتن کتابخانه طیفی
برخی از شرکت ها به همراه اسپکتروفتومتر، یک کتابخانه طیفی از مواد مرجع نیز به مشتری ارائه می دهند. این کتابخانه معمولا برای کاربران غیر پژوهشی و مبتدی عرضه می‌شود. اگر نیاز به دسترسی به طیف مرجع مواد معمول دارید از فروشنده درباره داشتن کتابخانه سؤال بپرسید. شما می‌توانید برای ارتباط با کارشناسان ما با شماره 22402199(021) تماس بگیرید. شرکت تکسان در کنار اسپکتروفتومتر لنا یک کتابخانه جامعه طیفی نیز در نظر گرفته است. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما در ارتباط باشید.
من پییشنهاد میکنم که حتما متن کامل مقاله راهنمای خرید اسپکتروفتومتر را مطالعه کنید. در مقاله قسمت‌های مختلف مقاله با تصویر به نمایش گذاشته شده است.
