Spectofotometru cu șir de fotodiode

Spectroscopia este o ştiinţă care studiază interacţiunea dintre radiaţiile electromagnetice cu materia. Spectroscopia este totodată o denumire generică data unei clase de procedee şi tehnici experimentale prin care urmăreşte şi se cuantifică efectul emisie sau absortiei de energie de către o probă solidă lichidă sau gazoasă în scopul analizei cantitative şi /sau calitative a acesteia. În urma interferenţelor energetice între radiaţia electromagnetică şi materie rezultă spectre ce reprezintă distribuţii ale intensităţii unei radiaţii în funcţie de lungimea de undă, de fregventa (energie) , de masă sau la particule grele de viteză. Partea spectroscopiei care se ocupă cu legătura dintre intensitatea radiaţiilor electromagnetice ce interacţionează cu materia analizată şi concentraţia speciilor atomice sau moleculare din materia analizată poartă denumirea de spectrometrie .

Spectrofotometria este o ramură a spectrocopiei moleculare care se ocupă cu analiza calitativă şi cantitativă a spectrelor de absorţie în domeniul UV-VIS a substanţelor anorganice sau organice în stare lichidă . Din cauza faptului că în domeniul UV-VIS nu toate substanţele sau elementele chimice au spectre de absorţie cu maxime clare analiza calitativă nu este atât de reprezentativă ca cea cantitativă , în acest domeniu aplicaţia de bază fiind analiză cantitativă. La analiză cantitativă se foloseşte fotometrarea radiaţiei absorbite la o anumită lungime de undă ce se găseşte în zona maximului de absorţie ca atare pentru analiză cantitativă se foloseşte termenul de fotometrie.

Fotometria este una din cele mai utilizate metode din cadrul analizei instrumentale cantitative la substanţe lichide. Ea cuprinde domeniul ultraviolet şi vizibil. Avantajul ei constă în primul rând în faptul că permite determianrea concentraţiilor atât a substanţelor anorganice cât şi a substanţelor organice . De asemenea analizei fotometrice îi sunt specifice precizii , reproductibilităţi şi sensibilităţi ridicate .

Un spectofotometru este format dintr-o sursă de lumină (1), un sistem optic pentru producerea luminii monocromatice , compus din lentile (2) , un sistem de fante (3) , un sistem monocromator (4) , cu reţea de difracţie sau cu prismă , spaţiu cu cuve pentru soluţie de referinţă şi cuve pentru soluţie de analizat (5) , un detector de radiaţie luminoasă (6) , un amplificator (7) , şi un sistem de afişare (8).

Fig.1 Schema de principiu a unui fotometru. 1-sursa de lumină, 2- lentile colimatoare, 3- sistem de fante, 4- sistem monocromat cu prismă, 5- spaţiu pentru cuve cu soluţie de analizat, 6- detector de radiaţie luminoasă, 7- amplificator, 8-sistem de afişare.

Spectrofotometre cu şir de fotodiode

Una dintre realizările cele mai importante în domeniul spectrofotometriei o reprezintă folosirea detectoarelor cu şir de fotodiode în locul detectoarelor clasice. Acest tip de detector permite preluarea spectrului UV-VIS-NIR în acelaşi timp nefiind necesară scanarea scevenţială în timp a tuturor lungimilor de undă. Avantajele sunt legate de citirea şi transmiterea în timp real a datelor la sisteme de urmărire şi reglare automată a concentraţiilor şi parametrilor, cu aplicaţii deosebite în procese alimentare. Cea mai importantă aplicaţie în chimia analitică alimentară o reprezintă folosirea spectroscopului UV-VIS-NIR cu detector şir de fotodiode ca analizator în cromatografia HPLC. La concentraţii mici din domeniul urmelor, adesea componenta urmărită iese din coloana capilară într-un interval de timp în care scanarea ciclică a spectrului în cazul spectroscoapelor clasice se găseşte într-un domeniu de lungime de undă în care specia respectivă nu prezintă absorbţie.

a) b)

Fig. 2. Schema optică a unui spectofotometru UV-VIS cu detector şir de fotodiode - (a)

1- sursă de radiaţie policromatica , 2,4-lentile colimatoare , 3-cuva cu soluţie de analizat, 5-retea de difracţie fixă , 6- detector şir de fotodiode. Vederea unei unităţi detectoare de tip şir de fotodiode (b) , 7-corpul detectorului , 8 - fereastră optică.