Spektrofotometry mierzą natężenie światła w funkcji długości fali i są powszechnie stosowane do pomiaru stężenia związku w roztworze wodnym. W zależności od rodzaju spektrofotometru można analizować różne długości fal światła.

Podczas gdy zakres długości fali i granice detekcji są niewątpliwie najważniejszymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze właściwego spektrofotometru, istnieją inne ważne kryteria, takie jak:

Gęstość, kształt lub rozmiar produktu, który chcesz zmierzyć
Analityczny zakres roboczy
Przepustowość próbki
Jakość danych
Konfigurowalne i/lub wstępnie skonfigurowane opcje metody
Czas pomiaru1
Istnieją dwa główne typy spektrofotometrów: pojedyncza wiązka i podwójna wiązka. Jak wskazują ich nazwy, główną różnicą między tymi dwoma instrumentami jest liczba wiązek światła użytych w analizie.

Pojedyncza belka
W spektrofotometrze jednowiązkowym wszystkie fale świetlne pochodzące ze źródła światła przechodzą przez próbkę jako jedna wiązka. Przyrząd jest standaryzowany przez umieszczenie odniesienia w uchwycie próbki, a wynikowa wartość jest odejmowana od kolejnych pomiarów próbki w celu usunięcia efektów z rozpuszczalnika i komórki. Czułość wykrywania wiązki światła po przejściu przez próbkę jest wysoka, ponieważ wykorzystuje ona niepodzieloną wiązkę światła – dlatego przez cały czas istnieje wysoka energia.

Spektrofotometry UV-Vis jednowiązkowe mogą mierzyć w zakresie długości fal od 190 do 750 nm, chociaż niektóre sięgają nawet 1100. Obszar UV, uważany za dowolny zakres fali mniejszy niż 340 nm, jest przydatny na przykład do pomiaru kwasów nukleinowych, oczyszczonych białek i innych cząsteczek organicznych.

Podwójna belka
I odwrotnie, światło pochodzące ze źródła spektrofotometru z podwójną wiązką dzieli się na dwie wiązki, z których tylko jedna przechodzi przez próbkę, a druga tylko przez odniesienie odniesienia. Każda wiązka monochromatyczna jest z kolei dzielona na dwie wiązki o równej intensywności przez urządzenie o połowie lustrzanym odbiciem. Jedna wiązka, wiązka próbki, przechodzi przez kuwetę zawierającą roztwór badanego związku w przezroczystym rozpuszczalniku. Druga wiązka, odniesienie, przechodzi przez identyczną kuwetę zawierającą tylko rozpuszczalnik. Natężenia tych wiązek światła są następnie mierzone za pomocą detektorów elektronicznych i porównywane. Spektrofotometry dwuwiązkowe zazwyczaj oferują zakres pomiarowy od 190 do 1100 nm.

Chociaż nie jest uważany za dodatkowy typ spektrofotometru, instrumenty split-beam są podobne do spektrofotometrów dwuwiązkowych. Jednak zamiast tego polegają na rozdzielaczu wiązki, który szybko zmienia ścieżkę światła między referencją a próbką przy użyciu jednego detektora.

Zalety i wady
Podczas gdy spektrofotometry dwuwiązkowe są bardziej popularnym wyborem w dzisiejszych nowoczesnych laboratoriach, spektrofotometry jednowiązkowe nadal mają pewne zalety. Opłacalność spektrometrów jednowiązkowych jest największą korzyścią, a także mniejsza powierzchnia w porównaniu z innymi spektrofotometrami. Spektrofotometry jednowiązkowe wykazują również wysoką czułość detekcji ze względu na wysoką przepustowość energii z braku podziału wiązki źródłowej.

Z drugiej strony, jeśli aplikacja wymaga stabilności, spektrofotometr jednowiązkowy może nie być najlepszą opcją, ponieważ instrument nie kompensuje zakłóceń, takich jak fluktuacje obwodu elektronicznego, wahania napięcia, niestabilność elementów mechanicznych lub dryf energii źródeł światła. Takie dryfty powodują nienormalne wahania wyników.2

Tymczasem przyrząd dwuwiązkowy umożliwia kompensację wahań mocy źródła, znacznie poprawiając stosunek sygnału do szumu i rozszerzając go na rozcieńczone próbki roztworu i pomiary gazami.

Ogólnie rzecz biorąc, spektrofotometry dwuwiązkowe działają szybciej i zapewniają bardziej powtarzalne wyniki, ponieważ wykonują automatyczną korekcję utraty natężenia światła, gdy wiązka przechodzi przez próbkę i roztwór odniesienia. Ponadto czas nagrzewania lampy jest krótki lub nie ma go wcale, co nie tylko pomaga poprawić przepustowość wyników, ale także oszczędza żywotność lampy.

Spektrofotometry dwuwiązkowe są znacznie droższe niż wersje jednowiązkowe, chociaż koszt całego instrumentu można zmniejszyć, biorąc pod uwagę żywotność lampy.

Kuwety
Niezależnie od tego, czy jest jedna wiązka, czy dwie, kuwety mają kluczowe znaczenie dla udanej analizy spektrofotometru. Dostępnych jest wiele rodzajów kuwet, nawet przy zawężeniu wyboru tylko do tych używanych do pomiarów absorbancji w spektrofotometrii UV-VIS, co oznacza, że kuwety muszą być przezroczyste dla długości fal używanych podczas analizy chemicznej.

Prawdopodobnie najważniejszym czynnikiem przy wyborze kuwety UV-Vis jest materiał. Dwa najczęstsze materiały kuwetowe to szkło i kwarc.

Szkło optyczne
Kuwety ze szkła optycznego to dobry wybór przy ograniczonym budżecie. Tutaj pożądany zakres długości fali jest widzialny widmowy (340 do 2500 nm). Materiał ma dobrą szybkość transmisji >80% przy 350 nm. Większość pomiarów mieści się w tym obszarze i niekoniecznie jest wymagane posiadanie dodatkowego zakresu materiałów kwarcowych UV (190 do 340 nm) dla wybranych zastosowań.3

Kwarc UV
Inną opcją jest kwarc UV, który jest krokiem powyżej materiału szklanego. Materiał kwarcowy UV ma zakres transmisji pomiarowej od 190 do 2500 nm.3 Kwarc i inne tworzywa sztuczne kompatybilne z UV generalnie charakteryzują się lepszą absorpcją w szerszym zakresie długości fal – wymóg pomiaru próbek w spektrometrach ze źródłami światła UV-Vis.4

Kwarc IR
Zakres transmisji kuwet kwarcowych IR wynosi od 230 do 3500 nm, co pozwala na część widma UV i rozszerzony zasięg również w podczerwieni. Kuweta kwarcowa na podczerwień może być wymagana, aby zapewnić większe korzyści w zastosowaniach IR, gdzie wymagana jest najwyższa czystość próbki.4

Plastyczny
Gdy najważniejszą kryterią badawczą jest duża prędkość, kuwety plastikowe są odpowiednim wyborem. Dostępne w zakresie użytecznym od 380 do 780 nm (zakres widma widzialnego), kuwety z tworzyw sztucznych są jednorazowego użytku po użyciu, co wiąże się z zerową szansą na zanieczyszczenie krzyżowe. Niedrogie w produkcji i zakupie jednorazowe kuwety z tworzyw sztucznych są szeroko stosowane w laboratoriach badawczych, w których światło wiązki nie jest wystarczająco wysokie, aby mieć wpływ na konsystencję absorpcji i wartość tolerancji.3

Odwołania
„Spectroscopy Applications Selection Guide”, Cole-Parmer. https://www.coleparmer.com/tech-article/spectroscopy-selection-guide
„Porównanie systemów absorpcji atomowej z pojedynczą wiązką i podwójną wiązką”, artykuł Deepak Bhanot, Lab-Training.com (2013). https://lab-training.com/comparison-between-single-beam-and-double-beam-atomic-absorption-spectrometer-systems/
„Wyjaśniono: spektrofotometr UV vis i kuwety fluorescencyjne”, CotsLab. https://cotslab.com/guide-uv-vis-spectrophotometer-and-fluorescence-cuvettes/#types-of-cuvette-materials
„Przewodnik po kuwetach”, SpectrEcology (2022). https://spectrecology.com/blog/guide-to-cuvettes/

źródło: abcompare

Spektrofotometry mierzą natężenie światła w funkcji długości fali i są powszechnie stosowane do pomiaru stężenia związku w roztworze wodnym. W zależności od rodzaju spektrofotometru można analizować różne długości fal światła.

Podczas gdy zakres długości fali i granice detekcji są niewątpliwie najważniejszymi czynnikami, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze właściwego spektrofotometru, istnieją inne ważne kryteria, takie jak:

Gęstość, kształt lub rozmiar produktu, który chcesz zmierzyć
Analityczny zakres roboczy
Przepustowość próbki
Jakość danych
Konfigurowalne i/lub wstępnie skonfigurowane opcje metody
Czas pomiaru1
Istnieją dwa główne typy spektrofotometrów: pojedyncza wiązka i podwójna wiązka. Jak wskazują ich nazwy, główną różnicą między tymi dwoma instrumentami jest liczba wiązek światła użytych w analizie.

Pojedyncza belka
W spektrofotometrze jednowiązkowym wszystkie fale świetlne pochodzące ze źródła światła przechodzą przez próbkę jako jedna wiązka. Przyrząd jest standaryzowany przez umieszczenie odniesienia w uchwycie próbki, a wynikowa wartość jest odejmowana od kolejnych pomiarów próbki w celu usunięcia efektów z rozpuszczalnika i komórki. Czułość wykrywania wiązki światła po przejściu przez próbkę jest wysoka, ponieważ wykorzystuje ona niepodzieloną wiązkę światła – dlatego przez cały czas istnieje wysoka energia.

Spektrofotometry UV-Vis jednowiązkowe mogą mierzyć w zakresie długości fal od 190 do 750 nm, chociaż niektóre sięgają nawet 1100. Obszar UV, uważany za dowolny zakres fali mniejszy niż 340 nm, jest przydatny na przykład do pomiaru kwasów nukleinowych, oczyszczonych białek i innych cząsteczek organicznych.

Podwójna belka
I odwrotnie, światło pochodzące ze źródła spektrofotometru z podwójną wiązką dzieli się na dwie wiązki, z których tylko jedna przechodzi przez próbkę, a druga tylko przez odniesienie odniesienia. Każda wiązka monochromatyczna jest z kolei dzielona na dwie wiązki o równej intensywności przez urządzenie o połowie lustrzanym odbiciem. Jedna wiązka, wiązka próbki, przechodzi przez kuwetę zawierającą roztwór badanego związku w przezroczystym rozpuszczalniku. Druga wiązka, odniesienie, przechodzi przez identyczną kuwetę zawierającą tylko rozpuszczalnik. Natężenia tych wiązek światła są następnie mierzone za pomocą detektorów elektronicznych i porównywane. Spektrofotometry dwuwiązkowe zazwyczaj oferują zakres pomiarowy od 190 do 1100 nm.

Chociaż nie jest uważany za dodatkowy typ spektrofotometru, instrumenty split-beam są podobne do spektrofotometrów dwuwiązkowych. Jednak zamiast tego polegają na rozdzielaczu wiązki, który szybko zmienia ścieżkę światła między referencją a próbką przy użyciu jednego detektora.

Zalety i wady
Podczas gdy spektrofotometry dwuwiązkowe są bardziej popularnym wyborem w dzisiejszych nowoczesnych laboratoriach, spektrofotometry jednowiązkowe nadal mają pewne zalety. Opłacalność spektrometrów jednowiązkowych jest największą korzyścią, a także mniejsza powierzchnia w porównaniu z innymi spektrofotometrami. Spektrofotometry jednowiązkowe wykazują również wysoką czułość detekcji ze względu na wysoką przepustowość energii z braku podziału wiązki źródłowej.

Z drugiej strony, jeśli aplikacja wymaga stabilności, spektrofotometr jednowiązkowy może nie być najlepszą opcją, ponieważ instrument nie kompensuje zakłóceń, takich jak fluktuacje obwodu elektronicznego, wahania napięcia, niestabilność elementów mechanicznych lub dryf energii źródeł światła. Takie dryfty powodują nienormalne wahania wyników.2

Tymczasem przyrząd dwuwiązkowy umożliwia kompensację wahań mocy źródła, znacznie poprawiając stosunek sygnału do szumu i rozszerzając go na rozcieńczone próbki roztworu i pomiary gazami.

Ogólnie rzecz biorąc, spektrofotometry dwuwiązkowe działają szybciej i zapewniają bardziej powtarzalne wyniki, ponieważ wykonują automatyczną korekcję utraty natężenia światła, gdy wiązka przechodzi przez próbkę i roztwór odniesienia. Ponadto czas nagrzewania lampy jest krótki lub nie ma go wcale, co nie tylko pomaga poprawić przepustowość wyników, ale także oszczędza żywotność lampy.

Spektrofotometry dwuwiązkowe są znacznie droższe niż wersje jednowiązkowe, chociaż koszt całego instrumentu można zmniejszyć, biorąc pod uwagę żywotność lampy.

Kuwety
Niezależnie od tego, czy jest jedna wiązka, czy dwie, kuwety mają kluczowe znaczenie dla udanej analizy spektrofotometru. Dostępnych jest wiele rodzajów kuwet, nawet przy zawężeniu wyboru tylko do tych używanych do pomiarów absorbancji w spektrofotometrii UV-VIS, co oznacza, że kuwety muszą być przezroczyste dla długości fal używanych podczas analizy chemicznej.

Prawdopodobnie najważniejszym czynnikiem przy wyborze kuwety UV-Vis jest materiał. Dwa najczęstsze materiały kuwetowe to szkło i kwarc.

Szkło optyczne
Kuwety ze szkła optycznego to dobry wybór przy ograniczonym budżecie. Tutaj pożądany zakres długości fali jest widzialny widmowy (340 do 2500 nm). Materiał ma dobrą szybkość transmisji >80% przy 350 nm. Większość pomiarów mieści się w tym obszarze i niekoniecznie jest wymagane posiadanie dodatkowego zakresu materiałów kwarcowych UV (190 do 340 nm) dla wybranych zastosowań.3

Kwarc UV
Inną opcją jest kwarc UV, który jest krokiem powyżej materiału szklanego. Materiał kwarcowy UV ma zakres transmisji pomiarowej od 190 do 2500 nm.3 Kwarc i inne tworzywa sztuczne kompatybilne z UV generalnie charakteryzują się lepszą absorpcją w szerszym zakresie długości fal – wymóg pomiaru próbek w spektrometrach ze źródłami światła UV-Vis.4

Kwarc IR
Zakres transmisji kuwet kwarcowych IR wynosi od 230 do 3500 nm, co pozwala na część widma UV i rozszerzony zasięg również w podczerwieni. Kuweta kwarcowa na podczerwień może być wymagana, aby zapewnić większe korzyści w zastosowaniach IR, gdzie wymagana jest najwyższa czystość próbki.4

Plastyczny
Gdy najważniejszą kryterią badawczą jest duża prędkość, kuwety plastikowe są odpowiednim wyborem. Dostępne w zakresie użytecznym od 380 do 780 nm (zakres widma widzialnego), kuwety z tworzyw sztucznych są jednorazowego użytku po użyciu, co wiąże się z zerową szansą na zanieczyszczenie krzyżowe. Niedrogie w produkcji i zakupie jednorazowe kuwety z tworzyw sztucznych są szeroko stosowane w laboratoriach badawczych, w których światło wiązki nie jest wystarczająco wysokie, aby mieć wpływ na konsystencję absorpcji i wartość tolerancji.3

Odwołania
„Spectroscopy Applications Selection Guide”, Cole-Parmer. https://www.coleparmer.com/tech-article/spectroscopy-selection-guide
„Porównanie systemów absorpcji atomowej z pojedynczą wiązką i podwójną wiązką”, artykuł Deepak Bhanot, Lab-Training.com (2013). https://lab-training.com/comparison-between-single-beam-and-double-beam-atomic-absorption-spectrometer-systems/
„Wyjaśniono: spektrofotometr UV vis i kuwety fluorescencyjne”, CotsLab. https://cotslab.com/guide-uv-vis-spectrophotometer-and-fluorescence-cuvettes/#types-of-cuvette-materials
„Przewodnik po kuwetach”, SpectrEcology (2022). https://spectrecology.com/blog/guide-to-cuvettes/

źródło: abcompare