در حال حاضر در مراکز علمی و صنعتی از دستگاه های آنالیز مواد استفاده می شود. در آزمایشگاه ها از دستگاه هایی به نام کوانتومتر برای تعیین ترکیبات عناصر استفاده می شود که در راستای آنالیز مواد، سرعت بسیار بالایی دارد. طیف سنج نوری این دستگاه می تواند اطلاعات دقیقی را در خصوص تحلیل مواد در اختیار محققان قرار دهد. با خرید کوانتومتر می توان روند آنالیز، تجزیه و تحلیل عناصر را در یک نمونه سرعت بخشید. ما در این مقاله در رابطه با کوانتومتر آزمایشگاهی مطالبی را ذکر خواهیم کرد.
کوانتومتر آزمایشگاهی چیست؟
کوانتومتر آزمایشگاهی یا طیف سنج نوری (Laboratory quantometer) دستگاهی برای اندازه گیری ترکیبات عناصر مختلف مانند فلزات است. با استفاده از کوانتومتر ابتدا نمونه مورد آزمایش تحریک می شود و سپس نور ساطع شده از نمونه مورد آزمایش قرار می گیرد. تشخیص، شناسایی و تعیین مقدار عناصر موجود در نمونه توسط کوانتومتر انجام می شود. سرعت، دقت و سهولت استفاده از دلایل کاربرد گسترده دستگاه کوانتومتر در آزمایشگاه می باشد. پروسه فروش دستگاه کوانتومتر از طریق سایت و با تماس با مشاوران انجام می شود.
کوانتومتر آزمایشگاهی بر اساس چه اصول کار می کند؟
همانطور که ذکر شد دستگاه کوانتومتر آزمایشگاهی با تحریک نمونه و نور تابش یافته نسبت به آنالیز مواد اقدام می کند. باید گفت که این فرآیند کلی دارای روند مشخصی است که عبارت است از:
- تحریک نمونه آزمایشگاهی: برای تحریک نمونه آزمایشگاهی ابتدا باید توسط دستگاه کوانتومتر یک جرقه یا قوس الکتریکی ایجاد شود. ممکن است این تحریک موجب تبخیز یا یونیزاسیون اتم موجود در نمونه گردد.
- تابش و انتشار نور: هنگامی که اتم ها یونیزه شدند، برانگیخته می شوند. با بازگشت این اتم ها به حالت اولیه، سبب انتشار نور با طول موج مشخص خواهند شد. باید به این مورد اشاره شود که هر عنصر طیف نوری خاصی دارد.
- تجزیه نور: دستگاه طیف سنج نور منتشر شده را تجزیه می کند. شبکه پراش یا منشور درون دستگاه طیف سنج موجب تجزیه نور در این حالت می شود.
- آشکار شدن نور: در دستگاه کوانتومتر آزمایشگاهی باید نورهای تجزیه شده اندازه گیری شوند. این کار توسط آشکارساز های نور مانند فوتومولتیپلایر ها یا CCD ها که به طول موج حساس هستند، انجام می شود.
- آنالیز داده ها: در مرحله نهایی باید میزان غلظت عناصر در نمونه تعیین شود. این کار بعد از ثبت شدت نور در طول موج های ثبت شده از طریق نرم افزارهای تحلیلی انجام می شود.
انواع کوانتومتر های آزمایشگاهی
در آزمایشگاه ها از انواع کوانتومتر رومیزی، ایستاده و قابل حمل استفاده می شود. هر کدام از این دستگاه ها کاربرد مخصوص به خود را دارند که عبارتند از:
-
کوانتومتر آزمایشگاهی رومیزی
بدیهی است که هنگامی که از کوانتومتر رومیزی صحبت می شود، منظور دستگاه های در اندازه کوچک هستند. این دستگاه ها قابل حمل اند و در نتیجه برای آزمایشگاه های کوچک و مصارف عمومی کاربرد دارند. می توان گفت که این نوع کوانتومتر دارای کاربرد های مختص به خود است.
-
کوانتومتر آزمایشگاهی ایستاده
برخی از کوانتومتر ها دقت بیشتر و اندازه بزرگتری دارند. در آزمایشگاه های بزرگ و صنایع پیشرفته اغلب از کوانتومتر های ایستاده بزرگ استفاده می شود. مسلما برای آزمایش نمونه های آزمایشگاهی اغلب از کوانتومتر ایستاده استفاده می شود.
-
کوانتومتر آزمایشگاهی قابل حمل
کوانتومتر های مورد استفاده در آزمایشگاه ها ممکن است به صورت قابل حمل طراحی شوند. در این صورت لزوما اندازه آنها کوچک نیز و ممکن است به صورت تفنگی طراحی شوند. می توان گفت که کوانتومتر پرتابل برای اندازه گیری میزان عناصر در یک نمونه در محل کاربرد دارد. اغلب از نوع قابل حمل در کارخانه و معادن استفاده می شود.
اجزای کوانتومتر آزمایشگاهی
دستگاه کوانتومتر آزمایشگاهی دارای اجزای مختلفی است که هر کدام از آنها دارای وظیفه خاصی می باشند. این اجزا هر کدام عملکرد مخصوص به خود را دارند و در روند کار کوانتومتر تاثیر زیادی دارند. به همین دلیل ما در این بخش به اجزای آن اشاره کرده ایم:
- منبع تحریک: در کوانتومتر مورد استفاده در آزمایشگاه بخشی به نام منبع تحریک (excitation source) وجود دارد. در این بخش الکترود ها، سیستم ایجاد جرقه یا قوس الکتریکی قرار دارد. منبع نمونه آزمایشگاهی را تحریک می کند.
- طیف سنج: در کوانتومتر آزمایشگاهی بخشی به نام طیف سنج وجود دارد که مسئول تجزیه نور تابش‌یافته به طول موج مختلف است. شبکه پراش، منشور و لنز ها در این بخش قرار دارند.
- آشکارساز: اندازه گیری نور تجزیه شده توسط آشکارساز انجام می شود. این اجزای مهم کوانتومتر وظیفه دارد که سگنال الکتریکی مربوطه را توسط نماید.
- سیستم پردازش داده: بخش کامپیوتری کوانتومتر با نام سیستم پردازش داده‌شناخته‌می شود. در این بخش نرم افزار های تحلیلی با پردازش اطلاعات دریافتی، میزان غلظت عناصر را تعیین می کنند.
کوانتومتر آزمایشگاهی چه کاربرد هایی دارد؟
همانطور که می دانید کاربرد اصلی کوانتومتر آزمایشگاهی، آنالیز مواد است. در نتیجه همانطور که از نامش پیداست اغلب در آزمایشگاه ها کاربرد دارد. با این وجود در برخی از صنایع نیز از کوانتومتر استفاده می شود. در صنایعی مانند متالوژی، خودروسازی، هوا فضا، معدن و … از کوانتومتر استفاده می شود. همچنین برای تحقیقات علمی در زمینه های باستان شناسی، زمین شناسی و محیط زیست نیز از آن استفاده می شود.
چه محدودیت هایی در استفاده از کوانتومتر آزمایشگاهی وجود دارد؟
در استفاده از کوانتومتر آزمایشگاهی محدودیت هایی وجود دارد. مثلا برخی از دستگاه تنها برای تجزیه و تحلیل عناصر خاصی طراحی شده‌اند. در نتیجه باید در هنگام استفاده از کوانتومتر به این موارد دقت شود:
- محدودیت در نوع نمونه: در برخی از کوانتومتر ها تنها می توان نسبت به آنالیز مواد خاصی اقدام کرد. به عنوان مثال برخی از آنها تنها به منظور آنالیز نمونه فلزی و جامد طراحی شده‌اند. در نتیجه اگر نمونه مایع یا گاز باشد باید آماده‌سازی خاصی روی آن صورت بگیرد.
- اثر ماتریس: در استفاده از دستگاه کوانتومتر ممکن است با پدیده ای به نام ماتریکس مواجه شویم! منظور از این پدیده زمانی است که عناصر مختلف در یک نمونه روی دقت اندازه گیری می توانند تاثیرگذار باشند. برای رفع اثر ماتریکس باید استاندارد های مورد نیاز در نظر گرفته شوند.
- هزینه اولیه: باید گفت که یکی از محدودیت های استفاده از دستگاه کوانتومتر، هزینه خرید و راه اندازی بالای آن است.
- نگهداری و کالیبراسیون: در استفاده از کوانتومتر آزمایشگاهی باید به مواردی مانند نگهداری و کالیبراسیون دوره ای دقت شود.
نتیجه گیری
با توجه به مواردی که ذکر شدند می توان گفت که کوانتومتر آزمایشگاهی یک ابزار کارآمد برای تحلیل مواد است. این دستگاه برای آنالیز عناصر در یک نمونه از اصول پیشرفته استفاده می کند و در نتیجه اطلاعات دقیق و حساسی را در سریع ترین زمان ممکن ارائه می دهد. با توجه به محدودیت هایی که در رابطه با دستگاه کوانتومتر وجود دارد؛ هنوز هم یکی از بهترین ابزارها در رابطه با آنالیز مواد به شمار می آید و در نتیجه در آزمایشگاه های بزرگ و کوچک شاهد استفاده از آن هستیم.
