ทำความรู้จักเครื่องสเปกโตรมิเตอร์
778 Views |
เครื่องสเปกโตรมิเตอร์คืออะไร?
สเปกโตรมิเตอร์ (Spectrometers) เป็นเครื่องมือวิทยาศาสตร์ใช้วัดสเปรกตรัมที่กระจัดกระจายจากวัตถุ โดยสามารถแยกและวัดส่วนประกอบสเปรคตรัมของลักษณะทางกายภาพนั้นๆได้
ชนิดของสเปกโตรมิเตอร์
- UV-Visible Spectrometer ใช้วัดค่าการดูดกลืนแสงอัลตราไวโอเลท (Ultraviolet) และแสงที่มองเห็นได้ (visible light) ในตัวอย่าง
- Infrared (IR) Spectrometer ใช้วัดค่าการดูดกลืนรังสีอินฟาเรดในตัวอย่าง
- Raman Spectrometer ใช้ในการวัดการกระเจิงของแสงจากโมเลกุล เพื่อวิเคราะห์โครงสร้างของโมเลกุลนั้นๆ
- Mass Spectrometer ใช้ในการวัดอัตราส่วนมวลต่อประจุ (mass-to-charge ratio) ของอนุภาคที่มีประจุ
- Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectrometer ใช้วัดปฏิสัมพันธ์ของการหมุนของนิวเคลียส เมื่อวางตัวอย่างไว้ในสนามแม่เหล็กแรงสูงและคงที่
การประยุกต์ใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์
- การวิเคราะห์ทางเคมี: การระบุและวัดปริมาณสารประกอบทางเคมี
- การวิเคราะห์วัสดุ: การกำหนดลักษณะของคุณสมบัติของวัสดุ
- การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม: การวัดสารมลพิษในอากาศและน้ำ
- การวินิจฉัยทางการแพทย์: การวิเคราะห์ตัวอย่างทางชีววิทยา เช่น เลือดและเนื้อเยื่อ
- ดาราศาสตร์: การศึกษาองค์ประกอบของดวงดาวและกาแล็กซี
จะเห็นได้ว่าสเปกโตรมิเตอร์มีหลากหลายชนิดและประยุกต์ใช้ได้กับงานที่หลากหลายขึ้นกับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน หนึ่งในชนิดของสเปคโตรมิเตอร์ที่มีการใช้งานแพร่หลายที่สุดคือ UV-visible spectrometer ในบทความนี้ทาง สมาร์ทไซเอนซ์ จึงมาแนะนำวิธีการเลือกซื้อ/ใช้งานเครื่องสเปกโตรมิเตอร์โดยตรวจสอบจากข้อมูลจำเพาะส่วนประกอบต่างๆของเครื่องมือ
*ปล. แบรนด์ที่นำมาเป็นตัวอย่างคือ Onilab ซึ่งทางบริษัทเป็นตัวแทนจำหน่ายอย่างเป็นทางการ
ข้อมูลจำเพาะของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์
- การรองรับตัวอย่าง บริเวณที่ใส่ตัวอย่างมีให้เลือกหลากหลายตามชนิดและปริมาณตัวอย่างของผู้ใช้งาน ยกตัวอย่างเช่น cuvette, microvolume, และ cell holder เป็นต้น
หมายเหตุ: ในส่วนนี้ขึ้นกับชนิดและแบรนด์ว่าจะรองรับ
- ระบบออปติคอล สำหรับแบรนด์ Onilab ระบบออปติคอลจะถูกแบ่งเป็น ลำแสงเดี่ยว (Single beam) และ ลำแสงคู่ (Double beam) เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดี่ยว จะตรวจสอบการผ่านของแสงทั้งหมดจากแหล่งกำเนิดแสงผ่านตัวอย่าง ดังนั้น การวัดจึงทำโดยการเปรียบเทียบความเข้มของแสงก่อนและหลังผ่านตัวอย่างทางชีวภาพ ข้อดีคือมีราคาที่ต่ำ ส่วน ข้อเสียคือ มีความแม่นยำต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับลำแสงคู่ เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงคู่ คือ แสงจากแหล่งกำเนิดจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน มักใช้สำหรับการวัดการส่งผ่านหรือการสะท้อนแสงของสารวิเคราะห์ในตัวอย่าง ตัวอย่างที่ใช้ในที่นี้คือของแข็งโปร่งใสหรือทึบแสง เช่น แก้วขัดเงา หรือก๊าซที่สามารถใช้เป็นตัวทำละลาย สังเกตได้ว่าสารชีวเคมีหลายชนิดจะเปลี่ยนสี เนื่องจากดูดซับแสงที่มองเห็นได้หรือแสงอัลตราไวโอเลต แสงที่ผ่านทะลุสามารถวัดได้โดยวิธีการวัดสีภายในเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ แม้แต่สารชีวเคมีที่ไม่มีสีที่ใช้ในที่นี้ ก็สามารถเปลี่ยนเป็นสารมีสีด้วยกระบวนการเดียวกันนี้ได้ เครื่องมือนี้เหมาะสำหรับปฏิกิริยาการสร้างสีเพื่อให้ได้สารประกอบที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์สีในเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์
- ช่วงความยาวคลื่น ความยาวคลื่นของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ขึ้นกับแหล่งกำเนิดแสง โดยสามารถแบ่งเบื้องต้นได้เป็นแหล่งกำเนิดแสงครอบคลุมช่วงแสงที่มองเห็นได้ (visible light: 400-700 nm), รังสีเหนือม่วง (Ultraviolet: 100-400 nm), และ รังสีใต้แดง (Infrared: 780-1000 nm)
หลอดไฟที่ให้กำเนิดแสงมีตัวเลือกหลากหลายชนิด เช่น Deuterium lamp, Tungsten halogen lamp, และ Xenon lamp โดย Tungsten halogen lamp จะให้แสงในช่วงแสงที่มองเห็นได้ Deuterium lamp ให้แสงช่วง UV เป็นหลัก ส่วน Xenon lamp จะครอบคลุมทุกช่วงความยาวคลื่น (UV-IR) แต่อย่างไรก็ตาม Xenon lamp ยังคงมีค่าเฉลี่ยอายุการใช้งานที่สั้นกว่า Deuterium lamp และ Tungsten halogen lamp
ตัวอย่างเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ ทางแบรนด์ Onilab - ความกว้างแถบสเปคตรัม (Spectral bandwidth) ความกว้างแถบสเปคตรัม หรือความกว้างของลำแสง จะส่งผลกับความละเอียด (Resolution) ของข้อมูลที่ได้ ความกว้างที่นิยมใช้กับเครื่องสเปกโตรมิเตอร์ เช่น 0.5 nm, 1.0 nm, 2.0 nm, 4.0 nm, และ 5.0 nm ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้จากเครื่องที่มีความกว้างสเปคตรัมที่ต่ำกว่าจะให้ผลที่ละเอียดกว่า ดังแสดงในรูป
Ref:
