Spettrofotometro UV-Vis

Uno spettrofotometro risponde a un tipo di domanda diverso dalla maggior parte degli strumenti che gli stanno accanto. Non riferisce una proprietà del campione in modo diretto; riferisce quanta luce il campione ha assorbito a una lunghezza d’onda che qualcuno ha scelto, e tutto il resto, concentrazione, purezza, se una reazione è andata dove doveva andare, si ricava da quello. La scelta che fissa tutto ciò che viene dopo è dunque quali lunghezze d’onda lo strumento può raggiungere e quanto finemente le può separare.

Questa gamma copre nove modelli in due serie. La serie V lavora nella regione del visibile con una lampada al tungsteno; la serie UV aggiunge una lampada allo xeno e arriva fino a 190 nm. Attraverso di esse la larghezza di banda corre dai 5 nm agli 1,8 nm, l’accuratezza di lunghezza d’onda dai 2 nm ai ±0,5 nm, e tutti i modelli tranne uno sono a fascio singolo.

Cosa misura lo strumento

Sono riportate quattro grandezze: trasmittanza, assorbanza, concentrazione e il fattore di pendenza che collega le ultime due. La trasmittanza è la frazione della luce incidente che attraversa il campione. L’assorbanza è il suo logaritmo negativo cambiato di segno, che è la grandezza proporzionale alla concentrazione nell’intervallo di lavoro e quella in cui la maggior parte delle misure è davvero eseguita. La concentrazione segue dall’assorbanza attraverso un fattore stabilito contro soluzioni a concentrazione nota, e il fattore di pendenza è quella conversione trattenuta dallo strumento.

Poiché la relazione fra assorbanza e concentrazione è lineare solo entro limiti, l’intervallo di misura utile è più stretto di quanto la scala suggerisca. Un campione troppo concentrato viene letto come se fosse diluito, perché la relazione smette di essere lineare prima che il rilevatore esaurisca il segnale. È una proprietà del metodo e non dello strumento, ed è per questo che la scelta del cammino ottico e della diluizione conta quanto la scelta del modello.

Come funziona la misura

La luce della lampada è dispersa da un reticolo olografico da 1200 righe per millimetro in un monocromatore Czerny-Turner, che trasforma l’uscita ampia della sorgente in una banda stretta alla lunghezza d’onda scelta. Quel fascio monocromatico attraversa il campione, e l’intensità che arriva al rilevatore è confrontata con l’intensità che vi è arrivata attraverso un riferimento. Il rapporto è la trasmittanza, e il logaritmo del suo reciproco è l’assorbanza.

Tre cose discendono da quella disposizione. La prima è che la sorgente e il rilevatore fanno parte della misura quanto il campione, ed è per questo che la vita della sorgente e la deriva compaiono nella scheda tecnica. La deriva è dichiarata ≤0,003 A su ogni modello, ed è il valore che decide se una piccola differenza di assorbanza merita fiducia su una serie lunga. La seconda è che il monocromatore fissa la risoluzione: il reticolo è comune alla gamma, ma la larghezza della fessura dietro di esso, dichiarata come larghezza di banda spettrale, non lo è, ed è la banda e non il reticolo a decidere se due picchi vicini restano separati. La terza è che il riferimento conta. Ogni misura è un rapporto, quindi tutto ciò che cambia fra il riferimento e la lettura del campione finisce nel risultato, a meno che l’ottica non misuri entrambi nello stesso momento o che lo strumento sia riazzerato abbastanza spesso.

Scegliere fra la serie del visibile e quella dell’ultravioletto

La serie del visibile raggiunge 320-1100 nm, tranne che su LC-V1200E dove l’intervallo è 350-1050 nm. La serie ultravioletta raggiunge 190-1100 nm su ogni modello, e l’intervallo aggiuntivo viene da una lampada allo xeno accanto a quella al tungsteno. Nient’altro nella scheda tecnica decide questo punto: un metodo scritto sotto i 320 nm circa non si può eseguire su uno strumento del visibile, perché laggiù non c’è luce da assorbire, e un metodo scritto sopra quella lunghezza d’onda non ha bisogno della serie ultravioletta a meno che qualcos’altro nello stesso laboratorio non ne abbia.

Dove servono entrambe le regioni da un solo strumento, la serie UV copre la regione del visibile nella stessa macchina, quindi non c’è ragione di comprare anche la serie del visibile. Dove il lavoro è interamente nella regione del visibile e il laboratorio non ha intenzione di scendere sotto i 320 nm, i modelli del visibile raggiungono le stesse lunghezze d’onda con lo stesso reticolo a una specifica di costo inferiore.

Larghezza di banda, e perché decide se due picchi si risolvono

La larghezza di banda spettrale è l’ampiezza della banda di lunghezze d’onda che lo strumento lascia passare a una data impostazione, e qui corre dai 5 nm agli 1,8 nm. Una banda larga non è soltanto una lettura più grossolana: fonde insieme tutto ciò che sta entro quei 5 nm, quindi due picchi di assorbimento distanziati di pochi nanometri sono riferiti come un’unica spalla larga, e nessuna cura altrove li recupera. Il requisito è una banda comodamente più stretta del picco che si misura, e dove un metodo dichiara la larghezza del picco la banda si può scegliere direttamente contro di essa.

Questa è la ragione per cui la gamma copre un fattore di quasi tre in larghezza di banda su nove modelli. Dove un metodo legge un picco largo del visibile a lunghezza d’onda fissa, una banda di 4 nm o di 5 nm non è un compromesso. Dove il metodo coinvolge un picco stretto, una spalla, o due picchi da separare, i modelli da 1,8 nm o da 2 nm sono quelli che possono farlo.

Lunghezza d’onda singola o scansione

I modelli base sono impostati su una lunghezza d’onda singola e leggono il campione lì, che è ciò di cui ha bisogno una determinazione routinaria ed è il modo più rapido di eseguirla. I modelli N e NC e i modelli Pro e 1800 scansionano: la lunghezza d’onda si muove in continuo e lo spettro è registrato su un intervallo, che è ciò che serve per localizzare un picco, per confrontare un campione con uno spettro di riferimento, o per stabilire che null’altro di inatteso assorbe altrove nell’intervallo.

La scansione non serve soltanto al lavoro di ricerca. Un metodo che deve essere validato in laboratorio, o che può essere disturbato da una sostanza interferente, è più difendibile con uno spettro che con un punto solo, e uno spettro preso una volta spesso toglie una discussione successiva. Dove il metodo è fisso a una lunghezza d’onda e la risposta è semplicemente il numero a quella lunghezza d’onda, il funzionamento a lunghezza d’onda singola non è un limite e i modelli con scansione non servono.

Fascio singolo e fascio doppio

Otto dei nove modelli sono a fascio singolo, che misura il riferimento e il campione in momenti diversi e conta sull’azzeramento per tenerli comparabili. LC-UV1800 è a fascio doppio, che divide la luce in modo che il campione e il riferimento siano misurati nello stesso momento e qualsiasi cambiamento che interessa entrambi si annulla in continuo. In uno strumento a fascio singolo la deriva della sorgente, la deriva del rilevatore e una variazione di temperatura nel vano entrano tutti nel risultato fra la lettura del riferimento e quella del campione; l’azzeramento periodico ne toglie la maggior parte, ed è per questo che gli strumenti a fascio singolo restano del tutto adeguati al lavoro routinario.

La differenza diventa giustificata in due situazioni: una misura che deve restare stabile a lungo, e un metodo in cui la differenza di assorbanza fra campione e riferimento è abbastanza piccola che la deriva ne è una parte significativa. LC-UV1800 porta anche la banda più fine della gamma a 1,8 nm, quindi è lo strumento per un laboratorio che ha bisogno insieme di una banda stretta e di stabilità, e non per uno che vuole soltanto il vertice dell’elenco.

Cuvette, vano e materiali di consumo

Ogni modello è fornito con un portacuvette a quattro posizioni, o un supporto fisso da 1 cm o, su alcuni modelli, uno regolabile da 0,5-5 cm, e con una scatola di quattro cuvette di vetro da 1 cm. I modelli UV aggiungono due cuvette di quarzo. Questa è la dotazione, e il punto da tenere presente è che il vetro non trasmette nell’ultravioletto: una misura sotto i 320 nm circa chiede celle di quarzo, esse vengono soltanto con i modelli UV e vanno ordinate a parte. Altre celle di quarzo sono una voce d’ordine a sé, e non un accessorio da prendere in prestito da un altro strumento.

Il cammino ottico del supporto conta nello stesso modo in cui conta la larghezza di banda: l’assorbanza è proporzionale alla distanza che la luce percorre nel campione, quindi un supporto da 0,5 cm e uno da 5 cm misurano quantità diverse della stessa soluzione. Dove un metodo dichiara un cammino ottico, il supporto deve corrispondere, e dove un campione diluito deve essere letto senza concentramento, un cammino ottico più lungo porta l’assorbanza nell’intervallo utile.

Limiti di misura e criteri di scelta

Diversi parametri che contano in laboratorio non sono dichiarati da nessuna parte nel materiale: l’alimentazione di rete, il tempo di riscaldamento, i limiti di temperatura e di umidità dell’ambiente, l’intervallo di sostituzione delle lampade, il grado di protezione dell’involucro e la vita della sorgente per modello. Nulla qui è stato desunto per colmare quelle lacune, e la nota del materiale stesso, secondo cui i suoi valori sono i nominali del fornitore da confermare contro la targhetta fornita e il manuale, si applica all’intera pagina.

Due limiti operativi valgono dichiarati apertamente. Lo strumento pesa fra 7 kg e 12,5 kg secondo il modello ed è uno strumento da banco il cui percorso ottico è sensibile alle vibrazioni, quindi appartiene a un banco stabile e non a un carrello in comune. E le lampade sono materiali di consumo con una vita nominale di 1.000 h o di 2.000 h per modello, il che il materiale nota essere accorciata dalle accensioni frequenti, quindi uno strumento usato per tutta la giornata di lavoro è meglio lasciarlo acceso che accenderlo e spegnerlo intorno a ogni misura.

Dove lo strumento deve essere usato per prove soggette a regolamentazione, i documenti di qualifica sono un requisito separato. Il materiale registra che il materiale di certificazione è stato rimosso alla fonte e che nessuna informazione sui certificati è inclusa, e consiglia di richiedere al fornitore il certificato di approvazione del tipo e i documenti di validazione 3Q per le prove farmaceutiche e alimentari. È una domanda per la richiesta, e non un’assunzione dalla fornitura.

Ordine

Gli elementi che decidono la risposta sono la lunghezza d’onda o le lunghezze d’onda che il metodo usa, la larghezza del picco e quindi la banda necessaria, se basta il funzionamento a lunghezza d’onda singola o se va registrato uno spettro, se la regione ultravioletta serve affatto, il cammino ottico delle celle, se i risultati vanno acquisiti su un computer, e quali documenti il sistema di qualità del laboratorio richiede. Dove possibile dichiari il metodo e non soltanto il modello, perché sono la lunghezza d’onda e la larghezza del picco a fissare l’elenco dei modelli, e non il contrario. Quantità, porto di destinazione e data di consegna richiesta completano la richiesta.