Photometry
نورسنجی
Light Transmission Dependence on Concentration
Beer’s Law
molecular absorptivity distribution curve
ALSO See Figure 3-5 Page 81
UV/VIS Usage
In the medical field, it is used for the determination of enzymes, vitamins, hormones, steroids, alkaloids, and barbiturates.
These measurements are used in the diagnosis of diabetes, kidney damage, and myocardial infarction, among other ailments. In the pharmaceutical industry, it can be used to measure the purity of drugs during manufacture and the purity of the final product. For example, aspirin, ibuprofen, and caffeine, common ingredients in pain relief tablets, all absorb in the UV and can be determined easily by spectrophotometry.
اسپکتروفوتومتری
Beer’s Law
محدودیتهای قانون بیر
غلظت کم
تک طول موج بودن نور
تغییرات دمایی
Calibration curve
اسپکتروفوتومتری
اجزای دستگاه
Conventional Spectrophotometer
Schematic of a conventional single-beam spectrophotometer
اسپکتروفوتومتری
اجزا سیستم نورسنجی
منبع نور
منبع نور
انتخابگر طول موج
آشکارساز
نمایشگر
اسپکتروفوتومتری
ویژگی های منبع نور:
شدت زیاد
طیف پیوسته در ناحیه مورد نظر
ثبات و پایداری نور
اسپکتروفوتومتری
منبع نور در ناحیه مرئی و فروسرخ: لامپ تنگستن
طول موج nm2500-330 ، طیف پیوسته
گرم شدن در حین کار
– تبخیر تنگستن و ایجاد فیلتر
– نشستن گرد وغبار روی جداره خارجی لامپ
– اثر مخرب بر عملکرد آشکارساز، عدسی و منشور
لزوم خنک نگهداشتن لامپ با استفاده از فن هوا
Table 3-1 UV, visible, and Short IR Spectrum Characteristics
UV, Ultraviolet (near UV 200~380nm; far UV <220nm); IR, infrared
Light Sources
UV Spectrophotometer
1. Hydrogen Gas Lamp
2. Mercury Lamp
Visible Spectrophotometer
1. Tungsten Lamp
InfraRed (IR) Spectrophotometer
1. Carborundum (SIC)
اسپکتروفوتومتری
انتخابگر طول موج
1- تبعیت از قانون لمبرت- بیر
2- گزینش پذیری و حذف مزاحمت
3- افزایش حساسیت
انتخابگر طول موج
کیفیت انتخاب طول موج:FWHM
فیلترها
Absorption filter
Visible region
Colored glass or dye act as a filter
فیلترها
Interference filters
Combination of constructive and destructive interference
Filter wavelength based on properties of filter
Dielectric layer determines wavelength
فیلترها
h = refractive index of the dielectric
Interference Filters
• Orders of radiation:
Order l
1st 900 nm
2nd 450 nm
3rd 300 nm
• Colored glass is commonly used to remove unwanted orders of radiation.
• Performance Characteristics
Typically the effective bandwidth is ~ 1.5% of the wavelength of peak transmittance and % transmittance decreases as bandwidth decreases.
انتخابگر طول موج
منشور
انتخابگر طول موج
منشور
انتخابگر طول موج
شبکه (آزمایش یانگ)
انتخابگر طول موج
شبکه
انتخابگر طول موج
تک رنگ ساز
انتخابگر طول موج
تک رنگ ساز
Cells
UV Spectrophotometer
Quartz (crystalline silica)
Visible Spectrophotometer
Glass
IR Spectrophotometer
NaCl
اسپکتروفوتومتری
آشکارساز نوری
وظیفه آشکارساز تبدیل شدت نور به صورت ولتاژ یا جریان الکتریکی است.
1- سلول فوتوولتائیک
2- فوتوتیوب
3- آشکارساز نیمه هادی
اسپکتروفوتومتری
فوتوتیوب
– فوتوتیوب گازی: (حساسیت بیشتر
عمر کوتاهتر، پایداری ضعیف تر و پاسخ کندتر)
– فوتومولتی پلایر تیوب:
چندین صفحه کاتد (داینود) داخل یک حباب خلا
Phototube and Photomultiplier
105-107 electrons/photon
اسپکتروفوتومتری
فوتومولتی پلایر تیوب
حساسیت 200 برابر بهتر از فوتوتیوب
پاسخ زمانی از مرتبه 109 بر ثانیه
اسپکتروفوتومتری
اسپکتروفوتومتری
– تنظیم صفر
با قطع مسیر نور انجام می شود
– تنظیم 100
با تنظیم شدت نور به آشکارساز یا تغییر حساسیت
اسپکتروفوتومتری
اسپکترونیک 20 از کمپانی بوش اند لمپ
Single Beam Instruments
Example:UV/VIS Spectrophotometer
Wavelength range: 190 – 1000 nm Wavelength accuracy: ± 1 nm Wavelength precision: 1.0 nm Bandwidth: 2 nm Transmittance accuracy: ± 0.5% (T) Transmittance precision: ± 0.3% (T) Stray light: < 0.5% (T) at 220 nm and 340 nm Stability: 100% (T): <0.5% (T) /5min 0% (T): <0.2% (T)/30min Measurement range: 0.0 – 110.0% (T) -0.000 – 2.000 (A) 0- 9999 (C) Dimensions: 370 x 470 x 180 mm Weight: 13 kg
http://www.chm.davidson.edu/java/spec/spec.html
Double-beam-in-space spectrophotometer
Light source
Mirror
Sample
Reference
اسپکتروفوتومتری
Double Beam Instruments
Mechanical Chopper
The rotating disk blocks the transmission of light (% T = 0)
Putting a mirror on the face of the rotating disk will re-direct the light to an alternate path
Double-beam Instrumental Layouts
Used to provide a reference and sample path for the source light
Used to correct for non-analyte absorption signals
Reflected or stray light
Analyte in the reagents
Absorption by reagents
Fig 25-20, p.773
اسپکتروفوتومتری
کنترل کیفی:
تنظیم طول موج
خطی بودن
نورهای مزاحم
اسپکتروفوتومتری
نگهداری
کوت را همواره تمیز نگه دارید.
کوت را در جعبه دور از گرد و خاک نگهدار ی کنید.
دیواره کوت باید بدون خش و بدون شیب باشد.
همواره کوت را از یک وجه خاص در نگهدارنده کوت (هولدر) قرار دهید.
محل قرارگیری دستگاه باید بدون گردو غبار، بدون لرزش و دور از نور خورشید باشد.
نگهدارنده کوت (هولدر) باید همواره تمیز باشد.
بعد از استفاده لامپ را خاموش کنید.
هر چند وقت، لامپ را تمیز کنید.
در 100 عبور، دستگاه را به مدت طولانی روشن نگذارید.
اسپکتروفوتومتری
عیب یابی و تعمیر اولیه
کاهش حساسیت دستگاه
دودزدگی لامپ، نشستن گردو غبار روی آن یا به هم خوردن تنظیم آن
وجود گرد و غبار روی عدسی ها یا شبکه
انحراف آینه های شبکه
کثیف بودن نگهدارنده کوت
ضعیف شدن آشکارساز
اسپکتروفوتومتری
عیب یابی و تعمیر اولیه
نوسان گالوانومتر
وقتی محلول در دستگاه نیست ← مشکل در مدارات الکترونیکی است.
وقتی محلول در دستگاه است ← نوسان نور لامپ، لرزش اجزای متحرک مثل شبکه، وجود حباب هوا در کوت ، تنظیم نبودن چاپر
عدم تکرارپذیری
وضعیت قرارگیری کوت
حرکت کوت در نگهدارنده
مدارات الکترونیکی (خرابی یا تاثیر پذیری از محیط)
Fluorometer
Fluorometer Application
Fluorometry is used in the analysis of clinical samples, pharmaceuticals, natural products, and environmental samples. There are fluorescence methods for steroids, lipids, proteins, amino acids, enzymes, drugs, inorganic electrolytes, chlorophylls, natural and synthetic pigments, vitamins, and many other types of analytes.
Detectors
There are a number of different types of photon detectors, including the photomultiplier tube, the silicon photodiode, the photovoltaic cell, and a class of multichannel detectors called charge transfer devices.
Charge transfer detectors include photodiode arrays, charge-coupled devices (CCDs), and charge-injection devices (CIDs).
These detectors are used in the UV/VIS and IR regions for both atomic and molecular spectroscopy.
Radiation Source
And Detectors
Fig 7.3