دستگاه طیف سنج مرئی-فرابنفش

دستگاه اسپکتروفتومتر یا طیف سنجی مرئی-فرابنفش یکی از پر مصرف ترین دستگاه های مورد استفاده  در آزمایشگاه ها بوده که در آن تابش الكترومغناطیسی در ناحیه مرئی و ماورا بنفش جذب ماده می شود، و از روی شدت جذب غلظت مواد در یک نمونه تعیین می گردد. همچنین یکی از راه های اصلی برای مطالعه و تعیین مشخصات نانو ذرات استفاده از روشهای طیف سنجی است.

اسپکتروفتومتر یا طیف سنج، دستگاهی است که شدت نور را به صورت تابعی از طول موج اندازه گیری می کند چهار بخش اصلی در اسپکتروفتومتر وجود دارد: منبع نور، نمونه، آشکارساز و دستگاه نمایش خروجی. منبع نور می تواند نور مرئی، مادون قرمز یا ماورا بنفش باشد. همان طور که می دانیم نور از بسته های بسیار کوچکی به نام فوتون تشکیل شده است که انرژی هر یک از آنها به محض برخورد به یک الکترون منتقل می شود و اگر این انرژی با انرژی مورد نیاز برای انتقال الکترون به لایه بعدی برابر باشد، گذار صورت می گیرد. به طور کلی در این دستگاه نور توسط یک منبع نور تولید شده پس از منبع نور یک تک فام ساز (مونوکروماتور) وجود دارد تا نور تولید شده را فیلتر کند و نور با طول موج و انرژی خاص به نمونه تابانده شده و پس از گذشتن نور تولید شده از داخل نمونه مقدار مشخصی از انرژی آن جذب می شود.

سپس با اندازه گیری انرژی رد شده از نمونه توسط یک فوتودتکتور، مقدار جذب تعیین می شود. و نتایج به صورت کاربردی ترجمه می شود. خروجی اسپکتروفتومتر همیشه نموداری از شدت نور نسبت به طول موج است. داده هایی که برای تولید نمودار گردآوری شده، در جدولی از شدت نور و طول موج ذخیره می شود. مقدار گراف بیان کننده مقدار عبور یا مقدار جذب است.

یکی از کاربردهای استفاده از طیف سنجی برای بررسی خواص اپتیکی و سایز نانو ذرات می باشد. همانطور که گفته شد خروجی اسپکتروفتومتر نموداری از شدت نور جذبی برحسب طول موج است در مورد نانو ذرات که دارای یک پیک جذبی در ناحیه مرئی می باشند، اگر قله جذب اپتیکی به سمت طول موج های بلندتر و فرکانس های کمتر باشد یعنی ذرات اندازه بزرگتری دارند که در اصطلاح "انتقال به قرمز" می باشد و اگر به سمت طول موج های کوتاه ترباشد که برای لبه جذب انتقالی به سمت انرژی های بالاتر وجود دارد، این وضعیت "انتقال به آبی" نام دارد، یعنی ذرات دارای اندازه کوچک تری هستند.

برای آنکه اثر افزایش شعاع را بهتر مشاهده کنیم به نمودار زیر توجه کنید:
نمودار زیر طیف های جذبی نانو ذرات کروی طلا را در چهار اندازه مختلف نشان می دهد همانطور که می بینید با افزایش سایز ذرات قله جذب به سمت طول موج های بلند تر می رود.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: رویا رحیمی زاده

تنظیم: مرجان سلیمانیان