طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش

طیف سنجی (بیناب نمایی) اشعه ماوراء بنفش قابل روئیت یا اسپکتروفتومتر اشعه ماوراء بنفش قابل روئیت به طیف سنجی جذب یا اسپکتروسکوپی بازتابش در محدوده طیف اشعه ماوراء بنفش قابل روئیت اشاره دارد. این بدان معنی است که نور در ناحیه مرئی و مجاور ( نزدیک اشعه ماوراء بنفش و نزدیک مادون قرمز (NIR)) استفاده می‌شود. جذب یا بازتابش در محدوده قابل روئیت مستقیما بر رنک درک شده مواد شیمیایی درگیر موثر است. در این محدوده از طیف الکترومغناطیسی، مولکول‌های تحت انتقال الکترونیکی است. این روش مکمل طیف سنجی فلورسانس است، در مقدار فلورسانس با انتقال از حالت برانگیخته به حالت پایه در حالی که جذب با انتقال از حالت پایه به حالت بر انگیخته اندازه‌گیری می‌شود می‌باشد.
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 گستره‌ی از طول موجهاست. هر ناحیه از این طیف نام ویژه‌ای دارد. مانند فروسرخ، فروسرخ دور، فروسرخ نزدیک و تابش ایکس. گستره‌ی 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 ماده‌ی یکنواختی برخورد کند، بخشی از پرتو تابشی توسط ماده جذب می‌گردد که مطابق قانون برابر است با:
که در آن
توان ورودی
توان خروجی
جذب می‌باشد.
از سوی دیگر میزان جذب برابر است با:
که ضریب جذب مولی طول مسیر نوری غلظت است.
این قانون که برای محلول‌های رقیق می‌باشد، توصیف‌کننده 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 پیچیده‌ی 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 پهنه‌ی باریکی از طول موج توسط ابزارهای نوری به سل میرسد. سپس نور گذری توسط آینه متمرکز می‌شود و سرانجام در آشکارساز اندازه‌گیری می‌شود.
تقسیم بندی
۱ فوتومتر
در فوتومتر ابزاری برای تهیه طیف وجود ندارد و تنها در طول موج مشخصی کار میکند. از طیفی که از تابش عناصر حاصل می‌شود انالیز می‌شود.
این دستگاه میتواند از فیلتر نوری استفاده کند.
۲ اسپکترومتر
در این دستگاه امکان تهیه طیف و اندازه‌گیری 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( ) را با شدت اولیه( ) مقایسه می‌کند. نسبت ،"عبور" نامیده می‌شود، که معمولا آنرا با T% نشان می‌دهند. جذب، ، بر مبنای عبور تعریف می‌شود:
اسپکتروفوتومتر UV/Vis می‌تواند برای اندازه‌گیری بازتاب نیز به کار برده شود. در این مورد، اسپکتروفوتومتر شدت نور بازتابیده از نمونه( ) را اندازه‌گیری کرده و با شدت نور منعکس شده از یک نمونه مرجع( )مقایسه می‌کند. نسبت ( )، "بازتاب" نامیده و با R% نشان داده می‌شود.
منبع‌های 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 چندبرابرکننده‌ی 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.
یادداشت