Czym jest spektrofotometr
Spektrofotometr mierzy, ile światła próbka pochłania przy wybranej długości fali. Ponieważ wiele substancji pochłania światło proporcjonalnie do swojego stężenia, przyrząd zamienia odczyt absorbancji na wynik ilościowy - dlatego pojawia się w badaniach wody i ścieków, w analizie żywności i napojów, w kontroli jakości farmaceutyków i w każdym laboratorium stosującym metodę kolorymetryczną.
Zakres widzialny to przypadek najczęstszy: w próbce powstaje barwny kompleks, a przyrząd mierzy, jak silnie pochłania on światło. Zakres ultrafioletowy rozciąga to na substancje bezbarwne, które mimo to pochłaniają poniżej pasma widzialnego, i wymaga innej lampy oraz innego materiału kuwety. Oba pasma są często potrzebne w jednym laboratorium, dlatego zakres długości fal ustala się jako pierwszą rzecz.
Tym, co odróżnia przyrządy, nie jest wyświetlacz, lecz sposób wytwarzania, rozdzielania i detekcji światła: zakres długości fal, szerokość pasma spektralnego, jedna czy dwie wiązki, typ lampy oraz format kuwety wymagany przez pracę. Ta strona omawia te elementy i granicę wobec sąsiednich przyrządów analitycznych, które na tym samym stole odpowiadają na inne pytania.
Jak spektrofotometr dokonuje pomiaru
Przyrząd przepuszcza światło przez monochromator - siatkę dyfrakcyjną lub filtr - aby wydzielić wąskie pasmo przy wybranej długości fali, kieruje je przez próbkę i mierzy to, co dociera do detektora. Absorbancję oblicza się ze stosunku światła przepuszczonego przez próbkę do światła przepuszczonego przez odniesienie, dlatego pomiar ślepej próby jest częścią każdej metody, a nie dodatkiem opcjonalnym.
Zależność między absorbancją a stężeniem jest liniowa tylko w pewnych granicach i tylko w układzie dobrze się zachowującym. Powyżej pewnej absorbancji liniowość się załamuje, efekty matrycy w próbce przeszkadzają, a odczyt przestaje być wiarygodną miarą stężenia. Metoda określa więc nie tylko długość fali, lecz także długość drogi optycznej, odczynnik i zakres, w którym ustalono krzywą kalibracyjną.
Szerokość pasma i światło rozproszone wyznaczają to, co przyrząd potrafi na skrajach swojego zakresu. Wąskie pasmo rozdziela ostry szczyt absorpcji, który szerokie pasmo spłaszczyłoby i zaniżyło; światło rozproszone ogranicza najwyższą absorbancję, której można zaufać, bo przy wysokiej absorbancji niewielka jego część staje się dużą częścią światła docierającego do detektora. Oba parametry są danymi specyfikacyjnymi, a nie nastawami roboczymi.
Konfiguracje
Większość specyfikacji jest ustalana przez te decyzje, a nie przez klasę dokładności. Każda ogranicza następną, dlatego są rozstrzygane po kolei.
| Konfiguracja | Opcje do ustalenia | Co faktycznie rozstrzyga |
| Zakres długości fal | Tylko widzialny albo ultrafioletowy i widzialny razem | Które substancje i które metody standardowe przyrząd może realizować oraz jaka lampa i jaki materiał kuwety są potrzebne. |
| Szerokość pasma spektralnego | Szerokość pasma światła docierającego do próbki | Czy ostry szczyt absorpcji jest rozdzielany poprawnie. Szczyt mierzony zbyt szerokim pasmem czyta się nisko, a kalibracja wchłania ten błąd, dopóki przyrząd się nie zmieni. |
| Układ optyczny | Jedna wiązka lub dwie wiązki z kanałem odniesienia | Czy odniesienie jest mierzone równocześnie z próbką. Dwuwiązkowy układ kompensuje dryft lampy i detektora, co ma znaczenie przy długiej serii próbek. |
| Źródło światła | Zamontowana lampa lub lampy i zakres, który każda obejmuje | Który koniec zakresu długości fal jest dostępny. Pasmo ultrafioletowe wymaga własnego źródła, a punkt przełączenia między źródłami to szczegół specyfikacji. |
| Detektor | Typ detektora i zakres, na który reaguje | Czułość na skrajach zakresu długości fal oraz poziom szumu odczytu. |
| Format próbki | Standardowe kuwety, ogniwa mikroobjętościowe, ogniwa przepływowe oraz uchwyty na probówki i fiolki | Czy metodę można prowadzić tak, jak została zapisana, i ile próbki zużywa. Format mikroobjętościowy ma sens tylko wtedy, gdy próbki są rzeczywiście małe. |
| Oprogramowanie i przechowywanie metod | Metody wbudowane, zapisane krzywe kalibracyjne i możliwość eksportu wyników | Czy praca rutynowa to zapisana metoda, czy ręczna sekwencja, oraz czy wyniki trzeba udokumentować. |
| Dokładność długości fali i weryfikacja | Sposób ustalania dokładności długości fali oraz dostarczone filtry lub wzorce odniesienia | Czy można wykazać, że przyrząd czyta przy długości fali wymaganej przez metodę - co akredytowane laboratorium musi udowodnić. |
Jak wybrać spektrofotometr
| Czynnik | Dlaczego rozstrzyga o odpowiedzi | Jak ustalić to przed zapytaniem |
|---|
| Co jest mierzone | Barwa, stężenie oznaczane metodą standardową albo skan w zakresie - każde stawia inne wymagania | Podaj substancję i metodę albo opisz, jakiej informacji oczekujesz od odczytu. |
| Potrzebne pasmo długości fal | Decyduje o lampie, materiale kuwety i często o przedziale cenowym przyrządu | Podaj długości fal wymagane przez metodę i powiedz, czy którekolwiek leżą poniżej zakresu widzialnego. |
| Szerokość pasma wymagana przez metodę | Metoda napisana wokół szczytu wymaga pasma, które potrafi go rozdzielić | Podaj metodę, wraz z długością fali i szerokością pasma, jeśli je określa. |
| Zakres stężeń | Ustala długość drogi optycznej i rozcieńczenie potrzebne w metodzie | Podaj oczekiwane stężenie minimalne i maksymalne. |
| Dostępna objętość próbki | Niektóre metody i próbki są ograniczone objętościowo | Podaj, ile próbki przypada na jedno oznaczenie. |
| Liczba próbek i przepustowość | Decyduje, czy wystarczy przyrząd jednowiązkowy, czy dwuwiązkowy oszczędza czas | Podaj wielkość serii i jak często praca jest wykonywana. |
| Wymóg dokumentowania | Praca akredytowana zwykle wymaga zapisów i weryfikacji przyrządu | Podaj, czy wyniki muszą być dokumentowane i czy trzeba dostarczyć wzorce do weryfikacji. |
Jeśli którakolwiek z tych kwestii pozostaje otwarta, prześlij to, co jest znane. Wycenę można wystawić na podstawie opisu zadania i doprecyzować po uzupełnieniu luk.
Najbliższe alternatywy
To są typy, o które zazwyczaj chodzi w zapytaniu o spektrofotometr, i punkt, w którym wybór jest naprawdę rozstrzygany.
| Najbliższa alternatywa | Co odróżnia go od spektrofotometru |
| Kolorymetry | Wydzielają pasmo filtrem, a nie monochromatorem dobierają długość fali, więc są prostsze i pasują do metody opisującej jedną reakcję barwną. Nie potrafią skanować widma ani rozdzielić wąskiego szczytu, co czyni je przyrządem do stałej rutyny, a nie do opracowywania metod. |
| Spektrometry absorpcji atomowej | Mierzą absorpcję światła przez atomy w płomieniu lub piecu, aby oznaczyć stężenie pierwiastków, często na bardzo niskich poziomach. Odpowiadają, jakie pierwiastki są obecne i w jakiej ilości, podczas gdy przyrząd UV-Vis zwykle odpowiada, ile jest związku. |
| Chromatografy gazowe | Rozdzielają mieszaninę na składniki, zanim je zmierzą, czego spektrofotometr nie potrafi. Gdy próbka zawiera kilka substancji pochłaniających przy tej samej długości fali, to rozdzielenie umożliwia pomiar. |
| Chromatografy cieczowe | Ta sama zasada rozdzielania zastosowana w fazie ciekłej, często sprzężona z detektorem spektrofotometrycznym. Różnica polega na tym, że rozdzielenie zapewnia chromatografia; detektor raportuje tylko to, co przez niego przechodzi. |
| Analizatory TOC | Mierzą całkowity węgiel organiczny, utleniając próbkę i wykrywając powstały dwutlenek węgla. Podają zbiorczą wartość obciążenia organicznego, podczas gdy metoda spektrofotometryczna mierzy konkretną substancję lub reakcję. |
| Spektrometry mas | Identyfikują związki po stosunku masy do ładunku, dając informacje strukturalne i potwierdzające. To przyrząd innego rzędu pod względem kosztu i obsługi, stosowany tam, gdzie wymaganiem jest identyfikacja, a nie rutynowa ocena ilościowa. |
Granicą, którą warto ustalić najpierw, jest granica między kolorymetrem a spektrofotometrem. Gdy metoda wskazuje jedną długość fali dla jednej reakcji barwnej, kolorymetr może wystarczyć; gdy metodę trzeba ustanowić lub przenieść, selektywność długości fali spektrofotometru czyni to możliwym.
Co powinna zawierać wycena
Pierwsza odpowiedź może być wyceną, a nie zestawem pytań, jeśli zapytanie zawiera te informacje. Jeśli wartość nie jest znana, wyślij opis zastosowania, a my potwierdzimy, co implikuje.
- Substancja lub parametr do zmierzenia oraz metoda, którą należy się kierować
- Długość fali lub zakres długości fal wymagany przez metodę
- Szerokość pasma podana przez metodę, jeśli ją określa
- Oczekiwany zakres stężeń
- Dostępna objętość próbki na jedno oznaczenie
- Czy praca jest stałą metodą rutynową, czy zestawem metod
- Wielkość serii i jak często praca jest wykonywana
- Czy wyniki muszą być dokumentowane lub eksportowane
- Ilość, port docelowy i wymagana data dostawy
