مقدمة لمبدأ وتطبيق المكونات العامة لمقياس الطيف الضوئي

يستخدم مقياس الطيف الضوئي على نطاق واسع في البحوث البيولوجية والكيميائية والسريرية والبيئية.
يقيس قياس الطيف الضوئي مقدار الضوء الذي يمكن أن تمتصه مادة كيميائية بتمرير حزمة من الضوء عبر عينة في مقياس الطيف الضوئي.
من خلال قياس شدة الضوء المكتشفة ، يمكن استخدام الطريقة لتحديد تركيز المذاب في العينة.
مفهوم القياس الطيفي
تتكون الحزمة المرسلة إلى العينة من حزمة فوتونية.
عندما تلتقي الفوتونات بالجزيئات في العينة ، يمكن للجزيئات أن تمتص بعضها ، وتقليل عدد الفوتونات في الشعاع وتقليل شدة إشارة الكشف.
النفاذية هي جزء من الضوء الذي يمر عبر العينة. يتم تعريفها على أنها شدة الضوء التي تمر عبر العينة في شدة الضوء الساقط.
الامتصاص عكس النفاذية ، المقابلة للكمية المقاسة بواسطة مقياس الطيف الضوئي.
وفقًا للامتصاص ، يمكن تحديد تركيز عينة المحلول من قانون قانون لامبرت ، والذي يوضح أن هناك علاقة خطية بين الامتصاص وتركيز العينة. وفقًا لقانون لامبرت للبيرة ، فإن الامتصاص هو نتاج معامل الامتصاص ، وهو مقياس لكمية الضوء التي يمتصها الذوبان عند طول موجة معين والمسافة التي يمر خلالها الضوء. العينة ، أو مسافة السفر ، وتركيز المذاب. بشكل عام ، الهدف من قياس الامتصاصية هو قياس تركيز العينة.
مكونات مقياس الطيف الضوئي
يتكون كل مقياس طيفي من مصدر ضوء ، ميزاء (عدسة أو جهاز تركيز لنقل الحزم القوية والمستقيمة) ، و monochromator لفصل الحزم ذات الأطوال الموجية المختلفة ، ومحدد الطول لاختيار الموجة أو الأخدود للطول الموجي المطلوب. يقع طول موجة الضوء المستخدم في مقياس الطيف الضوئي المعروض في هذا الفيديو في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. يشتمل مقياس الطيف الضوئي أيضًا على حامل عينة وكاشف ضوئي وشاشة تعرض نتائج الكاشف.
يقترن أحدث مقياس طيفي مباشرة بجهاز كمبيوتر ، حيث يمكن التحكم في المعلمات التجريبية وعرض النتائج.
مبدأ عمل مقياس الطيف الضوئي
عند إجراء القياس الطيفي ، من المهم اتخاذ الاحتياطات المناسبة ، مثل ارتداء القفازات ، اعتمادًا على نوع المحلول البيولوجي أو الكيميائي الذي تستخدمه.
قم بتشغيل الجهاز ودع المصباح والالكترونيات يسخن قبل قياس طيف الأشعة فوق البنفسجية في العينة.
تحضير عينة فارغة من نفس المحلول بنفس درجة الحموضة والقوة الأيونية المماثلة ، ولكن بدون المكونات المراد تحليلها ؛ نظرًا لأن الكوفيت والمذيبات يمكن أن تشتت الضوء ، فمن الضروري تحليل العينة.
تم تصميم حامل عينة مقياس الطيف الضوئي التقليدي لعقد الأوعية البلاستيكية والكوارتز. ماصة الحل الأصلي في وعاء.
بعد مسح أي بصمات الأصابع ورشها على السطح الخارجي للوعاء ، أدخل الكفيت بشكل صحيح في حامل العينة وأغلق باب الغطاء.
لا تنس أبدًا إغلاق الباب لأن الأشعة فوق البنفسجية من مقياس طيفي مفتوح يمكن أن يتلف عينيك وبشرتك.
برمجة نطاق الطول الموجي أو الطول الموجي المطلوب الذي سيتم نقله إلى العينة. هذا يعتمد على أفضل طول موجي يمكن للمكون الذي يتم تحليله استيعابه. يتم بعد ذلك ضبط درجة حرارة الجهاز عن طريق قياس العينة الفارغة ، والتي تطرح الامتصاص السفلي بسبب عازلة العينة.
اعتمادًا على نوع تجربة القياس الطيفي التي تجريها ، قد يكون من الضروري إنشاء منحنى قياسي قبل قياس العينة ، والذي يمكن من خلاله تحديد تركيز المركب الذي تم تحليله في العينة.
دع العينة تصل إلى درجة الحرارة المناسبة وتخلط برفق لتجنب إدخال الفقاعات. يمكن بعد ذلك إضافة العينة مباشرة إلى الوعاء داخل الجهاز ويمكن إجراء القراءة.
بعد قياس العينة للامتصاص ، يتم حساب التجربة بشكل صحيح ؛ على سبيل المثال ، لتحديد مستوى نشاط التركيز أو الإنزيم.
تطبيق مقياس الطيف الضوئي
أحد الاستخدامات الشائعة لمقياس الطيف الضوئي هو قياس كثافة الخلايا. يمكن استخدام قياس كثافة الخلية لإنتاج منحنى النمو اللوغاريتمي للبكتيريا ، والذي يمكن من خلاله تحديد الوقت الأمثل لتكامل البروتين المؤتلف.
يمكن أيضًا استخدام مقياس الطيف الضوئي لقياس معدل التفاعل الكيميائي. في هذا النموذج ، يتم استخدام الامتصاص لمراقبة التفاعل الإنزيمي ، والذي يختفي مع الوقت من خلال تفاعل وسيط يبلغ 452 نانومتر. يمكن حساب معدل هذه الخطوة الإنزيمية عن طريق مطابقة البيانات بالمعادلة المناسبة.
إن إدخال مقياس الطيف الجزئي يلغي الحاجة إلى حامل العينة. تستخدم مقاييس الطيف الضوئي هذه التوتر السطحي للحفاظ على العينة.
الميكروسكتروفوتوميتر هو الخيار الأفضل لقياس كتلة وتركيز العينات الصغيرة والمكلفة ، مثل الجزيئات الحيوية ، بما في ذلك البروتينات والأحماض النووية.
يعتمد امتصاص البروتينات عند 280 نانومتر على محتوى السلاسل الجانبية العطرية الموجودة في التربتوفان والتيروزين والفينيل ألانين ، بالإضافة إلى رابطة ثاني كبريتيد بين السيستين.
يمكن تحديد تركيز البروتين عن طريق امتصاصه عند 280 نانومتر ومعامل الامتصاص الخاص به ، والذي يعتمد على تكوين الأحماض الأمينية.
يمتلك DNA و RNA الحد الأقصى من الامتصاص عند 260nm ، والتي يمكن من خلالها تحديد تركيزاتهما. يمكن أيضًا تقييم نقاء الأحماض النووية من نسبة قراءات الامتصاص إلى أطوال موجية محددة.