Spectrophotometry – Phần 2

Lịch sử
Đến năm 1940 nhiều máy quang phổ có mặt trên thị trường, nhưng các mẫu đầu tiên không thể hoạt động trong tia cực tím. Arnold O. Beckman đã phát triển một phiên bản cải tiến tại Công ty Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Quốc gia, sau đó là Công ty Beckman Instrument và cuối cùng là Beckman Coulter. Mô hình A, B và C được phát triển (ba mô hình của mô hình C đã được sản xuất), sau đó mô hình D, đã trở thành DU. Tất cả các thiết bị điện tử được chứa trong hộp dụng cụ, và nó có một đèn hyđrô mới với liên tục tia cực tím và một máy sắc đơn sắc tốt hơn. Thiết bị này được sản xuất từ ​​năm 1941 đến năm 1976 với thiết kế giống hệt nhau; Hơn 30.000 người đã được bán. Giá 1941 là 723 đô la (các phụ kiện tia UV xa là một lựa chọn với chi phí bổ sung). Nhà khoa học đoạt giải Nobel Bruce Merrifield cho biết “đây có lẽ là công cụ quan trọng nhất từng được phát triển hướng tới sự tiến bộ của khoa học sinh học.

Quang phổ kế chùm đơn
Có hai loại thiết bị chính: chùm đơn và chùm đôi. Một quang phổ chùm đôi so sánh cường độ ánh sáng giữa hai đường ánh sáng, một đường dẫn có chứa một mẫu tham khảo và mẫu thử khác. Một quang phổ chùm đơn đo cường độ ánh sáng tương đối của chùm trước và sau khi một mẫu thử nghiệm được đưa vào. Mặc dù các phép đo so sánh từ các dụng cụ dầm đôi dễ dàng hơn và ổn định hơn, các thiết bị đơn chùm có thể có dải động lớn hơn và đơn giản hơn và nhỏ gọn hơn. Ngoài ra, một số dụng cụ chuyên dụng, chẳng hạn như quang phổ kế được xây dựng trên kính hiển vi hoặc kính thiên văn, là các thiết bị đơn chùm do tính thực tiễn.

Về mặt lịch sử, các máy đo quang phổ sử dụng một máy sắc đơn chứa một lưới lọc nhiễu xạ để tạo ra quang phổ phân tích. Khay có thể di chuyển hoặc cố định. Nếu một máy dò duy nhất như một ống nhân quang hoặc photodiode được sử dụng, lưới có thể được quét từng bước để các máy dò có thể đo cường độ ánh sáng tại mỗi bước sóng (mà sẽ tương ứng với từng “bước”). Bạn cũng có thể sử dụng các mảng phát hiện, chẳng hạn như các thiết bị ghép nối điện tử (CCD) hoặc mảng photodiode (PDA). Trong các hệ thống như vậy, lưới được cố định và cường độ của mỗi bước sóng của ánh sáng được đo bằng một máy dò khác nhau trong mảng. Ngoài ra, hầu hết các phổ hồng ngoại phổ hồng ngoại hiện đại đều sử dụng kỹ thuật biến đổi Fourier để thu được thông tin quang phổ. Kỹ thuật này được gọi là quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier.

Khi thực hiện phép đo truyền dẫn, quang phổ định lượng so sánh đó phần của ánh sáng đi qua dung dịch đối chiếu và giải pháp kiểm tra, sau đó điện tử so sánh cường độ của hai tín hiệu và tính tỷ lệ truyền của mẫu So với tiêu chuẩn tham khảo. Đối với các phép đo phản xạ, quang phổ lượng tử so sánh số lượng ánh sáng phản ánh từ các mẫu tham chiếu và mẫu thử nghiệm. Ánh sáng từ nguồn đèn được truyền qua một đơn sắc, nào diffracts ánh sáng vào “cầu vồng” của bước sóng thông qua lăng kính xoay và kết quả đầu ra băng thông hẹp của phổ nhiễu xạ này thông qua khe cơ khí ở phía đầu ra của đơn sắc. Các băng thông này được truyền qua mẫu thử nghiệm. Sau đó, mật độ thông lượng photon (watts trên mét vuông bình thường) của ánh sáng truyền hoặc ánh sáng phản xạ được đo bằng một photodiode, thiết bị nạp cùng hoặc cảm biến ánh sáng khác. Giá trị truyền hoặc phản xạ cho mỗi bước sóng của mẫu thử sau đó được so sánh với giá trị truyền dẫn hoặc phản xạ từ mẫu tham chiếu. Hầu hết các dụng cụ sẽ áp dụng một hàm logarithmic với độ truyền của tuyến tính để tính ‘độ thấm’ của mẫu, tỷ lệ với ‘nồng độ’ của chất được đo.

Tóm lại, trình tự của các sự kiện trong một máy quang phổ kế hiện đại như sau:

Nguồn sáng được chiếu sáng thành một máy sắc đơn, bị nhiễu xạ thành một cầu vồng, và được chia thành hai chùm. Sau đó nó được quét qua mẫu và các giải pháp tham chiếu.
Các phân số của bước sóng tới được truyền qua, hoặc phản xạ từ, mẫu và tham chiếu.
Ánh sáng kết quả sẽ tấn công thiết bị photodetector, so sánh cường độ tương đối của hai chùm.
Các mạch điện tử chuyển các dòng điện tương đối thành các phần trăm truyền dẫn tuyến tính và / hoặc các giá trị hấp thụ / nồng độ.
Nhiều máy đo quang phổ cũ phải được hiệu chuẩn bằng một thủ tục gọi là “zeroing”, để cân bằng sản lượng hiện tại của hai chùm tại máy dò. Việc truyền dẫn một chất tham chiếu được đặt thành giá trị cơ bản (điểm số), do đó việc truyền tải tất cả các chất khác được ghi lại liên quan đến chất “zeroed” ban đầu. Phổ quang kế sau đó chuyển tỷ lệ truyền thành ‘độ hấp thụ’, nồng độ các thành phần cụ thể của mẫu thử nghiệm  so với chất ban đầu.