UV-Vis-spectrofotometer

Een spectrofotometer beantwoordt een ander soort vraag dan de meeste instrumenten waar hij naast staat. Hij rapporteert niet rechtstreeks een eigenschap van het monster; hij rapporteert hoeveel licht het monster bij een gekozen golflengte heeft geabsorbeerd, en al het overige, concentratie, zuiverheid, of een reactie verliep zoals bedoeld, wordt daaruit afgeleid. De keuze die alles daarna bepaalt is daarom welke golflengten het instrument kan bereiken en hoe fijn het die kan scheiden.

Dit gamma omvat negen modellen in twee series. De V-serie werkt in het zichtbare gebied met een wolfraamlamp; de UV-serie voegt een xenonlamp toe en reikt tot 190 nm. Over beide loopt de bandbreedte van 5 nm tot 1,8 nm en de golflengtenauwkeurigheid van 2 nm tot ±0,5 nm, en op een model na zijn alle modellen enkelbundel.

Wat het instrument meet

Er worden vier grootheden gerapporteerd: transmissie, absorptie, concentratie en de hellingsfactor die de laatste twee verbindt. Transmissie is de fractie van het invallende licht die door het monster gaat. Absorptie is de negatieve logaritme daarvan, de grootheid die in het werkbereik evenredig is met de concentratie en degene waarin de meeste metingen feitelijk worden gedaan. Concentratie volgt uit absorptie via een factor die tegen standaarden van bekende concentratie is vastgesteld, en de hellingsfactor is die omrekening zoals het instrument die aanhoudt.

Omdat het verband tussen absorptie en concentratie alleen binnen grenzen lineair is, is het bruikbare meetbereik smaller dan de schaal suggereert. Een monster dat te geconcentreerd is, wordt gelezen alsof het verdund was, omdat het verband niet meer lineair is voordat de detector aan zijn signaalgrens zit. Dat is een eigenschap van de methode en niet van het instrument, en daarom wegen de keuze van de weglengte en van de verdunning even zwaar als het gekozen model.

Hoe de meting werkt

Licht van de lamp wordt door een holografische tralie van 1200 lijnen per millimeter in een Czerny-Turner-monochromator uiteengelegd, wat de brede uitvoer omzet in een smalle band bij een gekozen golflengte. Die monochromatische bundel gaat door het monster, en de intensiteit die de detector bereikt wordt vergeleken met de intensiteit die hem via een referentie bereikte. De verhouding is de transmissie, en de logaritme van het omgekeerde is de absorptie.

Drie dingen volgen uit die opstelling. Het eerste is dat de bron en de detector net zo goed deel van de meting zijn als het monster, en daarom staan levensduur van de bron en drift überhaupt in de specificatie. Drift wordt op elk model als ≤0,003 A opgegeven, en het is het getal dat bepaalt of een klein absorptieverschil over een lange reeks vertrouwd kan worden. Het tweede is dat de monochromator de resolutie vastlegt: de tralie is in het hele gamma gelijk, maar de spleetbreedte erachter, opgegeven als spectrale bandbreedte, is dat niet, en het is de bandbreedte en niet de tralie die bepaalt of twee dicht bij elkaar liggende pieken gescheiden blijven. Het derde is dat de referentie ertoe doet. Elke meting is een verhouding, dus alles wat verandert tussen de referentie en de monsteraflezing komt in het resultaat terecht, tenzij de optiek beide op hetzelfde moment meet of het instrument vaak genoeg op nul wordt gesteld.

Kiezen tussen de zichtbare en de ultraviolette serie

De zichtbare serie reikt van 320-1100 nm, behalve op de LC-V1200E, waar de spanwijdte 350-1050 nm is. De ultraviolette serie reikt op elk model van 190-1100 nm, en de extra spanwijdte komt van een xenonlamp naast de wolfraamlamp. Niets anders in de specificatie bepaalt dit: een methode die onder ongeveer 320 nm is geschreven, kan niet op een zichtbaar instrument worden uitgevoerd, omdat er daar geen licht is om te absorberen, en een methode die boven die golflengte is geschreven heeft de ultraviolette serie niet nodig, tenzij iets anders in hetzelfde laboratorium dat wel heeft.

Waar beide gebieden uit een instrument nodig zijn, dekt de UV-serie het zichtbare gebied in dezelfde behuizing, dus er is geen reden om de zichtbare serie er ook bij te kopen. Waar het werk volledig in het zichtbare gebied ligt en het laboratorium niet van plan is onder 320 nm te gaan, bereiken de zichtbare modellen dezelfde golflengten met dezelfde tralie tegen een lagere specificatieprijs.

Bandbreedte, en waarom die bepaalt of twee pieken worden gescheiden

Spectrale bandbreedte is de breedte van de band golflengten die het instrument bij een instelling daadwerkelijk doorlaat, en die loopt hier van 5 nm tot 1,8 nm. Een brede bandbreedte is niet zomaar een grovere aflezing: hij middelt alles binnen dat venster van 5 nm uit, zodat twee absorptiepieken die binnen enkele nanometers van elkaar liggen als een brede schouder worden gerapporteerd, en geen enkele zorg elders haalt ze er nog uit. Een bandbreedte die ruim smaller is dan de gemeten piek is de eis, en waar een methode een piekbreedte vermeldt, kan de bandbreedte daar direct tegen worden gekozen.

Daarom loopt het gamma in bandbreedte over bijna een factor drie, verdeeld over negen modellen. Waar een methode een brede zichtbare piek bij een vaste golflengte leest, is een bandbreedte van 4 nm of 5 nm geen compromis. Waar de methode een scherpe piek, een schouder of twee te scheiden pieken omvat, zijn de modellen met 1,8 nm of 2 nm degenen die het kunnen.

Enkele golflengte of scannen

De basismodellen worden op een golflengte ingesteld en lezen het monster daar, wat een routinematige bepaling nodig heeft en de snelste manier is om die uit te voeren. De N- en NC-modellen en de Pro- en 1800-modellen scannen: de golflengte beweegt continu en het spectrum wordt over een bereik vastgelegd, wat nodig is om een piek te vinden, om een monster tegen een referentiespectrum te vergelijken of om vast te stellen dat elders in het bereik niets onverwachts absorbeert.

Scannen is niet alleen voor onderzoekswerk. Elke methode die in het laboratorium moet worden gevalideerd, of die door een storende stof verstoord kan worden, is met een spectrum beter te verdedigen dan met een punt, en een eenmalig opgenomen spectrum haalt vaak een latere discussie weg. Waar een methode op een golflengte is vastgelegd en het antwoord eenvoudigweg het getal bij die golflengte is, is werken op een enkele golflengte geen beperking en zijn de scannende modellen niet nodig.

Enkelbundel en dubbelbundel

Acht van de negen modellen zijn enkelbundel, wat de referentie en het monster op verschillende momenten meet en op de nulstelling vertrouwt om de twee vergelijkbaar te houden. De LC-UV1800 is dubbelbundel, wat het licht splitst zodat het monster en de referentie op hetzelfde moment worden gemeten en elke verandering die beide treft continu wegvalt. In een enkelbundelinstrument komen drift van de bron, drift van de detector en een temperatuurverandering in het compartiment allemaal in het resultaat terecht tussen de referentieaflezing en de monsteraflezing; periodiek op nul stellen haalt het meeste daarvan weg, en daarom blijven enkelbundelinstrumenten voor routinematig werk volkomen toereikend.

Het verschil wordt het geld waard in twee situaties: een meting die langdurig stabiel moet blijven, en een methode waarin het absorptieverschil tussen het monster en de referentie zo klein is dat drift een belangrijk deel ervan uitmaakt. De LC-UV1800 draagt ook de fijnste bandbreedte in het gamma, 1,8 nm, dus het is het instrument voor een laboratorium dat zowel een smalle bandbreedte als stabiliteit nodig heeft, en niet voor een laboratorium dat eenvoudigweg de top van de lijst wil.

Cuvetten, het compartiment en de verbruiksartikelen

Elk model wordt geleverd met een cuvethouder met vier posities, hetzij een vaste houder van 1 cm, hetzij op sommige modellen een verstelbare van 0,5-5 cm, en een doos met vier glazen cuvetten van 1 cm. De UV-modellen voegen daar twee kwarts-cuvetten aan toe. Dat is de set, en het punt om vast te houden is dat glas niet doorlaat in het ultraviolet: elke meting onder ongeveer 320 nm heeft kwarts-cuvetten nodig, ze komen alleen met de UV-modellen mee en ze moeten apart worden besteld. Extra kwarts-cuvetten zijn een bestelartikel op zichzelf en geen accessoire dat van een ander instrument kan worden geleend.

De weglengte van de houder doet er op dezelfde manier toe als de bandbreedte: absorptie is evenredig met de afstand die het licht door het monster aflegt, dus een houder van 0,5 cm en een van 5 cm meten verschillende hoeveelheden van dezelfde oplossing. Waar een methode een weglengte vermeldt, moet de houder daarmee overeenkomen, en waar een verdund monster zonder concentreren moet worden gelezen, brengt een langere weglengte de absorptie in het bruikbare bereik.

Meetbeperkingen en selectieoverwegingen

Verschillende parameters die in een laboratorium van belang zijn, staan nergens in het materiaal: de netvoeding, de opwarmtijd, de grenzen voor omgevingstemperatuur en luchtvochtigheid, het vervangingsinterval van de bron, de beschermingsgraad van de behuizing en de levensduur van de lichtbron per model. Niets wordt hier afgeleid om die gaten te vullen, en de eigen opmerking van het materiaal dat de getallen de nominale waarden van de leverancier zijn, te bevestigen tegen het geleverde typeplaatje en de handleiding, geldt voor de hele pagina.

Twee operationele grenzen zijn het vermelden waard. Het instrument weegt tussen 7 kg en 12,5 kg afhankelijk van het model en is een tafelinstrument waarvan het optische pad gevoelig is voor trilling, dus het hoort op een stabiele werkbank en niet op een gedeelde trolley. En de lampen zijn verbruiksartikelen met een opgegeven levensduur van 1000 h of 2000 h per model, wat volgens het materiaal door veelvuldig schakelen wordt verkort, dus een instrument dat een hele werkdag wordt gebruikt, kan beter blijven draaien dan rond elke meting aan en uit te worden gezet.

Waar het instrument voor gereguleerd onderzoek wordt gebruikt, zijn de kwalificatiedocumenten een aparte vereiste. Het materiaal vermeldt dat certificeringsmateriaal bij de bron is verwijderd en dat er geen certificaatinformatie is bijgevoegd, en het adviseert om voor farmaceutisch en voedselonderzoek het typegoedkeuringscertificaat en de 3Q-validatiedocumenten bij de leverancier op te vragen. Dat is een vraag voor de aanvraag en geen aanname op basis van de levering.

Bestellen

De punten die het antwoord bepalen zijn de golflengte of golflengten die de methode gebruikt, de piekbreedte en dus de vereiste bandbreedte, of werken op een enkele golflengte volstaat of een spectrum moet worden vastgelegd, of het ultraviolette gebied überhaupt nodig is, de weglengte van de cuvetten, of de resultaten op een computer moeten worden vastgelegd, en welke documenten het kwaliteitssysteem van het laboratorium vereist. Vermeld waar mogelijk de methode en niet alleen het model, want de golflengte en de piekbreedte zijn wat de modellenlijst vastlegt en niet andersom. Hoeveelheid, bestemmingshaven en gewenste leverdatum maken de aanvraag compleet.