طیف سنجی مرئی-فرابنفش

طیف سنجی مرئی-فرابنفش یکی از تکنیکهای مورد استفاده در علوم تجربی برای دریافت اطلاعات علمی و عملی، با استفاده از برهمکنش نور و ماده طیف سنجی و طیف بینی می‌باشد. در طیف سنجی باریکه‌ای از نور (پرتو) به ماده مورد نظر تابانده می‌شود و با بررسی نور بازتابشی یا جذبی یا نشری به دریافت اطلاعات می‌پردازیم. طیف الکترو مغناطیس حاوی گستره ی از طول موجهاست. هر ناحیه از این طیف نام ویژه‌ای دارد. مانند فروسرخ، فروسرخ دور، فروسرخ نزدیک و تابش ایکس. گستره ی nm ۴۰۰-۸۰۰ به گستره مرئی و nm ۲۰۰ - ۴۰۰ به گستره فرابفنش (بسامد بیشتر از نور بنفش) نامیده می‌شود. طیف سنجی مرئی - فرابنفش به مطالعه این ناحیه می‌پردازد.

نظریه بیر - لامبرات

طبق نظریه بیر - لامبرات که موسوم به قانون است، چنانچه یک پرتو تکفام به ماده ی یکنواختی برخورد کند، بخشی از پرتو تابشی توسط ماده جذب می‌گردد که مطابق قانون برابر است با:

$A=\log_{10} P_0/P$

که در آن $P_0$ توان ورودی
$P$ توان خروجی
$A$ جذب می‌باشد. از سوی دیگر میزان جذب برابر است با:

$A=\varepsilon_0bc$

که $\varepsilon_0$ ضریب جذب مولی $b$ طول مسیر نوری $c$ غلظت است. این قانون که برای محلول‌های رقیق می‌باشد، توصیف کننده فرآیند جذب در این طیف سنجی است.

دستگاه UV-Vis

دستگاه طیف سنجی مرئی - فرابنفش (به انگلیسی UV - Visible) امروز بسیار فراگیر می‌باشد. این دستگاه دارای انواع مختلفی از بسیار ساده تا بسیار پیشرفته می‌باشد. مثلا دستگاههای بسیار پیچیده ی تشخیص طبی که در چند دقیقه خون را تجزیه می‌کنند، بر همین اساس می‌باشند. دستگاه از قسمتهای مختلف نوری و الکترونیکی تشکیل شده‌است. معمولا یک یا چند تکفامساز و منشور و آشکارساز دارد. در این دستگاه منبع تابش که میتواند لامپ تنگستن یا دوتریوم باشد، منبعی پیوسته از تابش را فراهم میکند. این منبع تابش توسط منوکروماتور تفکیک میشود و پهنه ی باریکی از طول موج توسط ابزارهای نوری به سل میرسد. سپس نور گذری توسط آینه متمرکز میشود و سرانجام در آشکارساز اندازه گیری میشود. تقسیم بندی

۱ فوتومتر

در فوتومتر ابزاری برای تهیه طیف وجود ندارد و تنها در طول موج مشخصی کار میکند. این دستگاه میتواند از فیلتر نوری استفاده کند.

۲ اسپکترومتر

در این دستگاه امکان تهیه طیف و اندازه گیری جذب در طول موجهای مختلف وجود دارد. خود اسپکتروفوتومتر شامل انواع مختلفی است.

اسپکتروفوتومتر UV-Vis

تجهیزاتی که در طیف‌نگاری فرابنفش مرئی به کار می‌رود، اسپکتروفوتومتر UV/Vis نامیده می‌شود. این دستگاه شدت نور عبوری از نمونه($I$) را با شدت اولیه($I_o$) مقایسه می‌کند. نسبت $I/I_o$،"عبور" نامیده می‌شود، که معمولاً آنرا با T% نشان می دهند. جذب، $A$، بر مبنای عبور تعریف می شود:

$A=-log(%T/100%)$

اسپکتروفوتومتر UV/Vis می‌تواند برای اندازه‌گیری بازتاب نیز به کار برده شود. در این مورد، اسپکتروفوتومتر شدت نور بازتابیده از نمونه($I$) را اندازه‌گیری کرده و با شدت نور منعکس شده از یک نمونه‌ی مرجع($I_o$)مقایسه می‌کند. نسبت ($I/I_o$)، "بازتاب" نامیده و با R% نشان داده می شود.

منبع های تابش

برای طول موجهای پایین از لامپ پرقدرت دوتریوم و برای طول موجهای بلندتر میتوان از لامپ ساده تنگستن استفاده کرد.

آشکارسازها

از آشکار سازهای این دستگاه میتوان به چندبرابر کننده ی نوری و فوتوتیوب یا آرایه دیود خطی و ابزارهای بار-جفت شده اشاره کرد.

کاربرد

با توجه به نیاز به تکنیکهای سریع در تشخیص مواد مختلف، این روش در حال گسترش می‌باشد. این روش در مطالعات ساختاری و بنیادی و همچنین حوزه‌های کاربردی چون تجزیه مواد در رشته‌های شیمی، مواد، کشاورزی، پزشکی و ... کاربرد گسترده‌ای دارد.