Що таке спектрофотометр
Спектрофотометр міряє, скільки світла проба поглинає на вибраній довжині хвилі. Оскільки багато речовин поглинають світло пропорційно концентрації, прилад перетворює відлік оптичної густини в кількісний результат, і саме тому він є в аналізі води й стічних вод, у дослідженні харчових продуктів і напоїв, у фармацевтичному контролі якості та в будь-якій лабораторії, що працює за колориметричною методикою.
Видимий діапазон це звичайний випадок: у пробі розвивається забарвлений комплекс, і прилад міряє, наскільки сильно він поглинає. Ультрафіолетовий діапазон поширює це на речовини, які безбарвні, але все одно поглинають нижче видимої смуги, і він потребує іншої лампи та іншого матеріалу кювети. Обидві смуги часто потрібні в одній лабораторії, і тому діапазон довжин хвиль це перше, що треба з'ясувати.
Прилади різняться не дисплеєм, а тим, як світло створюється, розділяється й реєструється: діапазон довжин хвиль, спектральна ширина смуги, один промінь чи два, тип лампи й формат кювети, якого вимагає робота. Далі йдеться про це і про межу із сусідніми аналітичними приладами, які відповідають на інші питання за тим самим столом.
Як спектрофотометр вимірює
Прилад пропускає світло крізь монохроматор, дифракційну решітку або фільтр, щоб виділити вузьку смугу на вибраній довжині хвилі, спрямовує її крізь пробу й міряє те, що дійшло до детектора. Оптичну густину обчислюють із відношення світла, пропущеного пробою, до світла, пропущеного холостою пробою, і тому вимірювання холостої проби є частиною кожної методики, а не додатком.
Зв'язок між оптичною густиною й концентрацією лінійний лише в певних межах і лише в добре поведеній системі. Вище певної оптичної густини лінійність порушується, вплив матриці проби заважає, і відлік перестає бути надійною мірою концентрації. Тому методика визначає не лише довжину хвилі, а й довжину оптичного шляху, реагент і діапазон, у якому встановлено криву калібрування.
Ширина смуги й паразитне світло задають, що прилад може зробити на краях свого діапазону. Вузька смуга розрізняє гострий пік поглинання, який широка згладила б і недооцінила; паразитне світло обмежує найбільшу оптичну густину, якій можна довіряти, бо за великої густини мала частка паразитного світла стає великою часткою світла, що дійшло до детектора. Обидві є величинами специфікації, а не настроюванням під час роботи.
Варіанти конфігурації
Більшу частину специфікації визначають саме ці рішення, а не клас похибки. Кожне обмежує наступне, тому їх узгоджують по порядку.
| Конфігурація | Варіанти на вибір | Що це насправді визначає |
| Діапазон довжин хвиль | Лише видимий або ультрафіолетовий і видимий разом | Які речовини й які стандартні методики прилад може виконувати і які лампа та матеріал кювети потрібні. |
| Спектральна ширина смуги | Ширина смуги світла, що доходить до проби | Чи правильно розрізнено гострий пік поглинання. Пік, виміряний надто широкою смугою, читається низько, і крива калібрування вбирає цю похибку, поки не змінять прилад. |
| Оптична схема | Однопроменева або двопроменева з каналом порівняння | Чи міряють зразок порівняння одночасно з пробою. Двопроменева схема компенсує дрейф лампи й детектора, і це важливо на довгій серії проб. |
| Джерело світла | Встановлені лампи і діапазон, який кожна з них покриває | Який край діапазону довжин хвиль доступний. Ультрафіолетова смуга потребує власного джерела, а точка перекриття між джерелами є деталлю специфікації. |
| Детектор | Тип детектора і діапазон, на який він реагує | Чутливість на краях діапазону довжин хвиль і рівень шуму відліку. |
| Формат проби | Стандартні кювети, мікрооб'ємні кювети, проточні кювети й тримачі для пробірок або флаконів | Чи можна виконати методику так, як її написано, і скільки проби вона споживає. Мікрооб'ємний формат вартий того лише тоді, коли проби справді малі. |
| Програмне забезпечення й збереження методик | Вбудовані методики, збережені криві калібрування і чи можна експортувати результати | Чи рутинна робота це збережена методика, чи ручна послідовність, і чи треба документувати результати. |
| Похибка за довжиною хвилі й перевірка | Як встановлено похибку за довжиною хвилі і які зразкові фільтри чи стандарти додаються | Чи можна показати, що прилад читає на тій довжині хвилі, якої вимагає методика; акредитована лабораторія має це доводити. |
Як вибрати спектрофотометр
| Чинник | Чому це визначає відповідь | Як з'ясувати це до запиту |
|---|
| Що саме міряють | Колір, концентрацію за стандартною методикою або скан у діапазоні по-різному ставлять вимоги | Назвіть речовину й методику або опишіть, яку інформацію треба отримати з відліку. |
| Потрібна смуга довжин хвиль | Вона визначає лампу, матеріал кювети й часто цінову категорію приладу | Зазначте довжини хвиль, які називає методика, і чи є серед них нижчі за видимий діапазон. |
| Ширина смуги, яку вимагає методика | Методика, написана під пік, потребує ширини, яка цей пік розрізняє | Наведіть методику, разом із довжиною хвилі й шириною смуги, де їх зазначено. |
| Діапазон концентрацій | Він задає довжину оптичного шляху й розведення, потрібне за методикою | Дайте очікувані найменшу й найбільшу концентрацію. |
| Доступний об'єм проби | Деякі методики й проби обмежені за об'ємом | Зазначте, скільки проби є на одне визначення. |
| Кількість проб і пропускна здатність | Це вирішує, чи достатньо однопроменевого приладу, чи двопроменевий економить час | Дайте розмір партії й те, як часто виконують роботу. |
| Вимога до документування | Акредитована робота зазвичай вимагає записів і перевірки приладу | Зазначте, чи треба документувати результати і чи мають додаватися стандарти для перевірки. |
Якщо щось із цього ще не визначено, надішліть те, що відомо. Пропозицію можна підготувати за описом завдання й уточнити, коли прогалини заповнять.
Найближчі альтернативи
Це типи, якими зазвичай виявляється запит на спектрофотометр, і точка, у якій вибір справді визначається.
| Найближча альтернатива | Що відрізняє її від спектрофотометра |
| Колориметри | Виділяють смугу фільтром, а не вибирають довжину хвилі монохроматором, тому вони простіші й годяться для методики з однією кольоровою реакцією. Вони не вміють сканувати спектр і не розрізняють вузького піка, і це робить їх приладом під фіксовану рутину, а не для розробки методик. |
| Атомно-абсорбційні спектрометри | Міряють поглинання світла атомами в полум'ї або печі, щоб визначити концентрацію елемента, часто на дуже низьких рівнях. Вони відповідають, які елементи є і в якій кількості, тоді як прилад УФ і видимого діапазону зазвичай відповідає, скільки є сполуки. |
| Газові хроматографи | Розділяють суміш на компоненти перед вимірюванням, чого спектрофотометр не робить. Там, де проба містить кілька речовин, що поглинають на одній довжині хвилі, саме це розділення й робить вимірювання можливим. |
| Рідинні хроматографи | Той самий принцип розділення в рідкій фазі, часто зі спектрофотометричним детектором. Різниця в тому, що розділення дає хроматографія, а детектор повідомляє лише те, що крізь нього пройшло. |
| TOC-аналізатори | Міряють загальний органічний вуглець, окиснюючи пробу й визначаючи утворений діоксид вуглецю. Вони подають сумарну величину органічного навантаження, тоді як спектрофотометрична методика міряє конкретну речовину або реакцію. |
| Мас-спектрометри | Ідентифікують сполуки за відношенням маси до заряду, даючи структурну й підтверджувальну інформацію. Це прилад іншого порядку за вартістю й роботою, і його беруть там, де вимога є ідентифікація, а не рутинне кількісне визначення. |
Межа, яку варто з'ясувати першою, проходить між колориметром і спектрофотометром. Там, де методика називає одну довжину хвилі для однієї кольорової реакції, колориметра може бути достатньо; там, де методику треба встановити або перенести, можливість вибирати довжину хвилі й робить це здійсненним.
Що додати до запиту
Перша відповідь може бути пропозицією, а не набором запитань, якщо запит містить ці дані. Якщо цифра невідома, надішліть опис задачі, і ми підтвердимо, що з нього випливає.
- Речовина або параметр, який треба виміряти, і методика, якої треба дотримуватися
- Довжина хвилі або діапазон, якого вимагає методика
- Ширина смуги, зазначена в методиці, якщо вона її наводить
- Очікуваний діапазон концентрацій
- Доступний об'єм проби на одне визначення
- Чи робота є фіксованою рутинною методикою, чи набором методик
- Розмір партії й те, як часто виконують роботу
- Чи треба документувати або експортувати результати
- Кількість, порт призначення та потрібна дата постачання
