اسپکتروفتومتر چیست؟

هنگامی که نور به یک ماده برخورد می کند، مقداری از آن نور ساطع می شود و مقداری از آن نور توسط ماده جذب می شود. این نور ساطع شده ای است که چشمان ما می بیند و مغز ما آن را به عنوان رنگ ماده تفسیر می کند.

اسپکتروفتومترها یکی از دستگاه های آزمایشگاهی است که این عدم قطعیت را با انجام اندازه‌گیری‌های کمی نور منعکس شده یا عبوری ساطع شده از یک ماده به عنوان تابعی از طول موج برطرف می‌کنند. این می تواند نتیجه ای ایجاد کند که پاسخ بصری انسان به رنگ را تکرار کند. یک اسپکتروفتومتر این کار را با روشن کردن نمونه با استفاده از منبع نوری که نور روز را شبیه‌سازی می‌کند و طی مراحل زیر انجام می‌دهد:

   نور منعکس شده یا عبوری از نمونه جمع آوری شده و به یک توری پراش منتقل می شود که آن را به طول موج های اجزای آن جدا می کند.

مزایای اسپکتروفتومتر

مانند همه ابزارها، این ابزار نیز مزایا و معایبی دارد. برخی از مزایای اسپکتروفتومتر به شرح زیر است:

     نتایج واضح و قطعی را نمایش می دهد: با اندازه گیری رنگ مشخص، تفاوت در شرایط مشاهده بر رنگی که با آن کار می کنید تأثیر نمی گذارد. به عنوان مثال، تغییرات در شرایط نور و تفاوت در ادراک انسان، مانند کوررنگی و خستگی چشم، می تواند منجر به تفسیرهای مختلف رنگ شود. با یک اندازه گیری خاص این موضوع برطرف می شود.

     یک مشخصه کیفی را کمی می کند: از آنجایی که یک نمونه رنگ دقیقاً تعریف شده است، می توانید با تفاوت های ذهنی در نحوه تفسیر رنگ ها توسط مردم خداحافظی کنید.

رنگ قهوه ای ممکن است یک رنگ کاملاً مجزا برای دو فرد مختلف باشد، اما آنها نمی توانند با یک اندازه گیری رنگ خاص بحث کنند. این ارتباط رنگی را بهبود می بخشد و بحث در مورد کار شما را آسان تر می کند.

     یکپارچگی ایجاد می کند: برای بسیاری از برنامه ها و برندها، رنگ ثابت بخش مهمی از موفقیت است. یک تولید کننده خودرو باید مطمئن شود که هر قسمت از بدنه خودرو یک رنگ است و برندها باید مطمئن شوند که تمام بازاریابی آنها رنگ های ثابتی را در رسانه ها حفظ می کند. از خود محصول گرفته تا بسته بندی، ثبات رنگ بسیار مهم است. اندازه گیری های دقیق می تواند به آنها در دستیابی به این هدف کمک کند.

     اندازه گیری های فوق العاده دقیق را ارائه می دهد: چشم انسان به طرز شگفت آوری در تشخیص تفاوت رنگ ها خوب است. با اندازه گیری های دقیق، می توانید با اطمینان این موضوع را به حداقل برسانید.

     عملکرد سریع را ارائه می دهد: اسپکتروفتومترها قرار دادن نمونه آسان و ثابت را ارائه می دهند و می توانند نتایج را تنها در چند ثانیه جمع آوری کنند.

     در پیکربندی های مختلف موجود است: این ابزارها در مدل های مختلف برای انواع مختلف نمونه، از مات گرفته تا جامدات و مایعات شفاف عرضه می شوند.

معایب اسپکتروفتومتر

برخی از معایب اسپکتروفتومتر شامل موارد زیر است:

     این یک منحنی یادگیری تا حدودی برای کار با ابزار و تفسیر داده ها دارد. برای درک کامل داده های ارائه شده ممکن است برخی از آموزش ها لازم باشد، اگرچه بسیاری از کارها نسبت به کارهای دیگر آسان تر هستند.

     هر اسپکتروفتومتری نمی تواند انواع نمونه ها را اندازه گیری کند. ممکن است به مدلی نیاز داشته باشید که مطابق با نیازهای شما پیکربندی شده باشد.

اسپکتروفتومتر چگونه کار می کند؟

شاید به یاد داشته باشید که نور نوعی تابش الکترومغناطیسی است، مانند امواج مایکروویو و پرتوهای گاما. وقتی در مورد طیف نور صحبت می کنیم، در مورد طیفی از انرژی صحبت می کنیم، جایی که سطوح مختلف انرژی آنچه را که ما به عنوان رنگ های مختلف درک می کنیم ایجاد می کند. رنگ‌های رنگین کمان از پیشرفت انرژی پیروی می‌کنند که قرمز کمترین و بنفش بالاترین آن است.

اسپکتروفتومتر بر روی میزان عبور فوتون های منعکس شده یا منتقل شده از یک ماده عمل می کند. مقادیر بالاتر فوتون مربوط به شدت نور ساطع شده از ماده است. ماده ای که تمام نور مرئی را جذب می کند و چیزی از خود ساطع نمی کند سیاه به نظر می رسد، در حالی که ماده ای که برعکس عمل می کند سفید به نظر می رسد. در بین این دو، موادی هستند که انرژی های خاصی از نور را منعکس می کنند و انرژی های دیگر را جذب می کنند و رنگ های خاصی را نشان می دهند.

قطعات داخل اسپکتروفتومتر

با بازگشت به اسپکتروفتومتر، این ابزار اساساً یک نور شمار کالیبره شده است. اسپکتروفتومترها شامل چندین جنبه از جمله طیف سنج و فتومتر هستند:

     “طیف” به این واقعیت اشاره دارد که نور در طیف الکترومغناطیسی انرژی به صورت جداگانه یا گروه هایی از طول موج ها پخش می شود. بخشی از این انرژی در محدوده نور ماوراء بنفش و مرئی است که اسپکتروفتومترهای خاصی می توانند آن را بخوانند، در حالی که برخی دیگر می توانند تابش مادون قرمز را اندازه گیری کنند. یک اسپکتروفتومتر معمولی می تواند ۳۱ باند طول موج نور را در محدوده ۳۰۰ نانومتر اندازه گیری کند. ابزارهای گران‌تر می‌توانند بیش از ۱۵۰ باند نور را در محدوده ۸۰۰ نانومتری اندازه‌گیری کنند.

     “فتومتر” در این نام به توانایی اندازه گیری شدت نور در هر گروه از طول موج ها و مقیاس آن در محدوده ادراک انسان از ۰ تا ۱۰۰ اشاره دارد. صفر برابر است با تاریکی کامل و ۱۰۰ سفید کامل است. برخی از ویژگی‌ها، مانند فلورسانس، این مقیاس را ممکن می‌سازد تا از ۱۰۰ عبور کند، بنابراین اکثر طیف‌سنج‌ها می‌توانند به ۱۵۰ یا ۲۰۰ برسند.

با ترکیب این دو ابزار، می‌توانیم داده‌های خاصی در مورد رنگ‌های منتشر شده و طول موج‌های مرتبط برای اطلاع‌رسانی به برنامه‌های مختلف تولید کنیم. در حالی که این اجزا با هم کار می کنند نتایج خاصی را که نیاز دارید به تیم شما ارائه می دهند، یادگیری در مورد سایر اجزا می تواند به شما در درک بهتر عملکرد اسپکتروفتومتر کمک کند:

     منبع نور: منبع نور، نور کنترل شده ای را در داخل اسپکتروفتومتر تولید می کند تا نمونه شما را روشن کند. از آنجایی که اسپکتروفتومترها در بسیاری از صنایع کاربرد دارند، منابع نور اشکال متنوعی دارند.

     مونوکروماتور: تک رنگ نور تولید شده توسط منبع را به طول موج های اساسی که می خواهید آزمایش کنید، شکست می دهد. منشورها و توری ها به تقسیم نور به بخش های مختلف برای آزمایش کنترل شده کمک می کنند.

     آشکارساز: این جزء انرژی نوری ارسالی را از نمونه شما دریافت می کند. نمودار طیفی حاصل می تواند توسط تابع Human Observer وزن شود تا مختصات منحصر به فردی ایجاد کند که دقیقاً رنگ نمونه را توصیف کند. آشکارساز ابزار فقط می تواند نور منتقل شده یا منعکس شده را اندازه گیری کند. سپس مقدار نور شناسایی شده از روشنایی شروع کم می شود و تفاوت مقدار نور جذب شده توسط نمونه است.

     صفحه نمایش دیجیتال: پس از تکمیل آزمایش ها و جمع آوری داده های نمونه، اسپکتروفتومتر اطلاعات شما را در مقیاس ها و شاخص های قابل فهم و قابل قبول صنعت به صفحه نمایش دیجیتال تحویل می دهد.

کاربردهای اسپکتروفتومتری

اسپکتروفتومترها بیشتر از آنچه فکر می کنید کاربرد دارند. تحقیق، توسعه محصول، کنترل کیفیت و تشخیص همگی می توانند از داده هایی که یک اسپکتروفتومتر ارائه می دهد بهره مند شوند. در اینجا چند مثال خاص از نحوه استفاده از این ابزار قدرتمند آورده شده است:

     نوشیدنی‌ها: رنگ می‌تواند نشان‌دهنده کیفیت در بسیاری از نوشیدنی‌ها، از نوشابه‌ها و آب‌میوه‌ها باشد.

     داروها: رنگ قرص جزء جدایی ناپذیر شناسایی است. ممکن است بر عملکرد آن تأثیری نگذارد، اما به مردم می‌گوید از چه چیزی استفاده می‌کنند. سایر محصولات دارویی، مانند مواد تشکیل دهنده مایع، استانداردهای سختگیرانه ای دارند که برخی از آنها شامل رنگ و شفافیت است. اسپکتروفتومتری به اطمینان از رنگ های برند و شناسایی داروهای تقلبی کمک می کند.

     مواد شیمیایی: مواد شیمیایی باید تمیز، رنگ ثابت و عاری از آلودگی باشند تا از عملکرد مناسب اطمینان حاصل شود و مشتری شما به آنها اعتماد کند. رنگ بخش مهمی از طبقه بندی بسیاری از محصولات شیمیایی و شناسایی ترکیب آنها است.

     غذا: تولید غذا از طیف سنجی به طرق مختلف استفاده می کند. از ارزیابی رسیده بودن میوه ها تا شناسایی تضاد مناسب پخت نان و نان، تجزیه و تحلیل رنگ خود را به بسیاری از کاربردهای مبتنی بر مواد غذایی می رساند.

     آب: اسپکتروفتومتری می تواند در تصفیه آب و کنترل کیفیت ضروری باشد. برای تشخیص وجود فلزات و آلاینده ها در آب می توانید از آنالیز رنگ استفاده کنید. هنگامی که نیاز به اطمینان از خلوص و شفافیت آشامیدنی یا تجاری دارید، می توانید از اسپکتروفتومتر برای حفظ سلامت و استانداردهای بصری خود استفاده کنید.

اینها فقط چند نمونه هستند، اما شما می توانید اسپکتروفتومترها را در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها، از جمله کاربردهای خارج از تولید، مانند تحقیقات بیولوژیکی حیاتی، بیابید. کاربردهای دیگر شامل بازاریابی برای برندهایی است که باید جذاب‌ترین رنگ‌ها را برای مخاطبان خود بیابند یا سازگاری بین مواد را بهبود بخشند.