طیف سنجی مدولار و کاربردهای آن

80
طیف سنجی مدولار و کاربردهای آن

طیف سنجی مدولار و کاربردهای آن

اسپکتروسکوپی ابزار قدرتمندی است که با اندازه گیری ساده برهم کنش نور با ماده، اطلاعات بسیار ارزشمندی در رابطه با ترکیب شیمیایی، غلظت آنالیت، رنگ و بسیاری از مشخصات گونه را تامین می کند. اما قدرت طیف سنجی مدولار در توانایی گرفتن یک عکس فوری از نمونه یا جمع آوری داده های مختلف از آن به نحوی است که مشکل ایجاد تغییرات در نمونه، در زمان حرکت و یا در حین انتقال آن به دستگاه جدید را برطرف می سازد.

در این نوع طیف سنجی با یک هولدر نمونه چهارطرفه به همراه یک طیف سنج فیبر نوری و لوازم جانبی آن، قادر به اندازه گیری جذب، نشر، فلورسانس، پراکندگی و هر نوع ترکیبی از این پدیده ها خواهیم بود. در چنین تکنیکی که تمام سیستم مدولار بوده و اجزا و نحوه چیدمان آنها جهت اندازه گیری های مختلف بر روی نمونه های جامد، مایع و گاز در محیط های مختلف و با چیدمان های مختلف قابل تنظیم باشد، می تواند بسیار کاربردی بوده و سرعت اندازه گیری را به نحو چشمگیری افزایش دهد. همچنین، این سیستم می تواند آنالیزهای مختلفی مانند اندازه گیری های Real time به صورت in-line یا on-line ، اندازه گیری های از راه دور، اندازه گیری های درون مایعات، اندازه گیری درون گازهای داغ و محیط های با فشار بالا و اندازه گیری در خلاء را ممکن سازد.

طیف سنجی مدولار

برخی کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی طیف سنجی مدولار:

پتروشیمی: کنترل واکنش های کاتالیزی نظیر تبدیل اتیلن به پروپان، کنترل تولید کوک در واکنش های پتروشیمی و تعیین انواع پلیمرها و …

صنایع روغن: تعیین میزان ناخالصی و عناصر زمینه موجود در روغن های خوراکی، صنعتی و …

جواهرشناسی: برای تعیین درجه خلوص سنگ های قیمتی، تشخیص جواهر اصل از بدل، تشخیص منشاء سنگ های قیمتی و …

داروسازی: کنترل کیفیت مواد اولیه و محصولات، تعیین درجه سختی قرص، مانیتورینگ پروسه ترکیب پودرها و …

محیط زیست: تعیین میزان آلاینده های مختلف از جمله گازها، فلزات و ترکیبات مختلف، تعیین میزان نیتروژن در آب، تعیین میزان مواد رنگی در آب و فاضلاب و ….

کشاورزی: تعیین میزان مواد معدنی و نیتروژن در کود، کنترل کیفی میوه ها و سبزیجات، تعیین اسیدیته، RSS ، میزان کلروفیل و …

پزشکی و زیست شناسی: اندازه گیری غیر مخرب ترکیبات مختلف مانند بیلی روبین، سطح اکسیژن، pH ، پیش بینی غیر مخرب خطر

ابتلا به بیماری های قلبی و عروقی و غیره.

آنالیز سنگ های قیمتی:

برای مثال، یکی از کاربردهای عمده طیف سنجی مدولار آنالیز غیرمخرب سنگ های قیمتی می باشد. با استفاده طیف سنجی مدولار و کاربردهای آناز یک سیستم طیف سنجی بازتابی و یا طیف سنجی رامان و با استفاده از ادوات اختصاصی در مطالعه جواهرات، می توان این نمونه ها را به سادگی آنالیز نمود. این تکنیک دقیقاً تفاوت جواهر اصل و مصنوعی را مشخص می کند. به عنوان مثال برای یاقوت پیک اصلی کروم ۶۴۹ و ۶۹۲ نانومتر در دو نمونه اصل و بدل کاملاً متفاوت است. با این روش منشا سنگ های اصل را نیز می توان تشخیص داد.

همچنین نوع الماس Ia یا Ib را نیز می توان با این روش تشخیص داد. الماس Ia یا الماس بی رنگ دارای جذب قوی نیتروژن در دو طول موج  ۴۱۵ و ۴۷۸ نانومتر می باشد در صورتی که نوع Ib یا الماس زرد دارای توزیع پراکنده تر نیتروژن است و بنابراین این پیک ها حذف می شوند. پیک های جذبی در طول موج های ۵۹۲ و ۷۴۱ نانومتر نیز مربوط به رنگ های مصنوعی سنگ های فرآوری شده اند.

تشخیص سنگ های معدنی:

روش طیف سنجی بازتابی برای تشخیص سنگ های معدنی نیز کاربرد گسترده ای دارد. به عنوان مثال تشخیص کائولینیت از مرمر به این صورت است که کائولینیت طیف های بازتابی قوی در طول موج های ۲۱۰۰ ،۱۵۰۰ و ۲۵۰۰ نانومتر دارد در حالیکه مرمر (کلسیت) دارای طیف های بازتابی در طول موج های جذبی ۲۲۰۰ ،۱۸۰۰ و ۲۵۰۰ نانومتر است.

آنالیز خون:

طیف سنجی فلورسانس و طیف سنجی بازتابی از جمله روش هایی هستند که با استفاده از پروب های مخصوص، طیف سنجی مدولار و کاربردهای آنیک آنالیز بدون درد برای اندازه گیری ترکیبات مختلف در خون فراهم می کنند. برای مثال زردی یکی از بیماری های شایع در نوزادان است که در صورت عدم کنترل به موقع ممکن است منجر به صدمات مغزی در نوزادان به خصوص نوزادان نارس شود. غلظت بیلی روبین خون (شاخص زردی) توسط نمونه خون به دست آمده از پاشنه پا و اغلب تا سه بار در روز تعیین می شود که یک روش بسیار دردناک و مضر برای کودک است. در حالی که آنالیز سریع و بدون درد این ترکیب با استفاده از طیف سنجی مدولار به سادگی قابل انجام است.

کنترل کیفی میوه ها و سبزیجات:

روش های آنلاین و غیر مخرب برای کنترل کیفی میوه ها و سبزیجات بسیار حائز اهمیت هستند. یکی از این روش ها سنجش میوه ها و سبزیجات با استفاده از طیف سنجی بازتابی، از طریق تماس با سطح میوه می باشد که نوع رنگدانه های سطحی و مقدار آن برای هر یک از میوه ها را مشخص نموده و به عبارتی معرف کیفیت در آن ها می باشد.طیف سنجی مدولار و کاربردهای آن

با استفاده از این تکنیک، آنالیز کمی نمونه ها نیز به منظور اندازه گیری پارامترهای تأثیرگذاری از قبیل SSC ،pH، اسیدیته، میزان قند، نیترات و غیره در مواد غذایی انجام می شود.  مقدار قابل تشخیص در محدوده  ppm و بالاتر می باشد و بسته به نوع میوه ها و سبزیجات مورد تحلیل، نوع set-up و بازه طول موجی مورد نیاز متغیر است. این محدوده طول موجی از نواحی UV/Vis تا NIR قابلیت اندازه گیری و تحلیل دارد.

ضخامت سنجی لایه های نازک:

یکی از روش های غیرمخرب، تعیین ضخامت لایه های نازک که توانایی تعیین ضخامت لایه ها را با دقت بالایی دارد، روش اپتیکی می باشد. در این روش ضخامت لایه ها با استفاده از طرح تداخلی نور انعکاسی از لایه های نازک، و توابع ریاضی بدست می آید و با استفاده از این روش، طیف وسیعی از لایه ها شامل: فلزها، اکسیدها، نیتریدها، طیف سنجی مدولار و کاربردهای آننیمه رساناها و پلیمرها قابل ضخامت سنجی می باشند. همچنین با استفاده از این روش امکان مانیتورینگ لایه نشانی و رشد بلور مقدور می باشد.

در شکل روبرو تصویری از طیف اندازه گیری شده و طیف محاسبه شده (خطوط ضخیمتر)، که بر روی یکدیگر فیت شده اند مشاهده می شود. ضخامت لایه ی تحت بررسی ۳۳۷٫۳ نانومتر است.

 

 

دکتر میترا آملی دیوا
مدیر آزمایشگاه کاربردی طیف سنجی

انتشار و کپی تمام یا بخشی از مطالب این نشریه تنها با ذکر منبع مجاز است.

ارسال پاسخ

Please enter your comment!
Please enter your name here