دستگاه ICP-OES یا پلاسمای جفت شده القایی چیست؟
اکتبر 5, 2025
نرم‌افزارهای کروماتوگرافی: نقش حیاتی در کنترل و تحلیل داده‌های HPLC و GC
اکتبر 8, 2025
طیف سنجی (Spectroscopy) یکی از بنیادی‌ترین و دقیق‌ترین روش های تجزیه و تحلیل مواد در علوم آزمایشگاهی، فیزیک، شیمی، زیست‌شناسی، محیط‌زیست و حتی اخترفیزیک است. اساس تمام روش های طیف سنجی بر برهم‌کنش انرژی تابشی با ماده استوار است. وقتی تابش الکترومغناطیسی (مانند نور، اشعه X یا مادون قرمز) به یک ماده می‌تابد، بخشی از آن جذب، بازتاب، یا پراکنده می‌شود. این پاسخ‌ها الگوی مشخصی ایجاد می‌کنند که به آن طیف (Spectrum) گفته می‌شود و مانند اثر انگشت برای هر ماده منحصربه‌فرد است.
با تحلیل این طیف‌ها می‌توان اطلاعاتی دقیق درباره‌ی ساختار اتمی، ترکیب شیمیایی، پیوندهای مولکولی و غلظت عناصر به‌دست آورد.
طبقه‌بندی کلی روش های طیف سنجی
روش های طیف سنجی را می‌توان بر اساس نوع برهم‌کنش تابش و ماده به چند گروه اصلی تقسیم کرد:
- طیف سنجی جذبی (Absorption Spectroscopy) – اندازه‌گیری نوری که ماده جذب می‌کند.
- طیف سنجی نشری (Emission Spectroscopy) – اندازه‌گیری نوری که ماده ساطع می‌کند.
- طیف سنجی پراکندگی یا رامان (Scattering Spectroscopy) – بررسی نور پراکنده‌شده از نمونه.
- طیف سنجی جرمی (Mass Spectrometry) – تفکیک یون‌ها بر اساس نسبت جرم به بار.
در ادامه، مهم‌ترین روش های طیف سنجی به تفکیک معرفی و کاربرد آن‌ها بررسی می‌شود.
۱. طیف سنجی جذب اتمی (AAS)
در AAS، نمونه معمولاً به صورت محلول وارد شعله یا کوره گرافیتی می‌شود تا اتم‌های آن در فاز بخار آزاد شوند. سپس نور با طول موج مخصوص هر عنصر از میان این بخار عبور داده می‌شود.
اتم‌ها بخشی از این نور را جذب می‌کنند و شدت جذب با غلظت عنصر در نمونه متناسب است (قانون بیر–لامبرت).
مزایا
- حساسیت بالا برای اندازه‌گیری فلزات در غلظت‌های ppm تا ppb
- دقت و تکرارپذیری مناسب
- مصرف کم نمونه
محدودیت‌ها
- تنها قابلیت اندازه‌گیری یک عنصر در هر زمان
- نیاز به آماده‌سازی دقیق نمونه
کاربردها
- سنجش فلزات سنگین مانند Pb، Cd، Cr، Zn در آب و خاک
- کنترل کیفی مواد غذایی (اندازه‌گیری آهن، کلسیم، منیزیم)
- آنالیز فلزات در صنایع داروسازی، معدنی و متالورژی
۲. طیف سنجی نشر پلاسمایی القایی (ICP-OES)
در روش ICP-OES، نمونه به‌صورت محلول وارد پلاسما با دمای بسیار بالا (حدود 7000 تا 10000 کلوین) می‌شود. در این دما، اتم‌ها و یون‌ها برانگیخته شده و در بازگشت به حالت پایه، نور با طول موج مشخصی ساطع می‌کنند.
شدت تابش متناسب با غلظت عنصر است.
مزایا
- قابلیت آنالیز چندین عنصر به‌طور همزمان
- محدوده دینامیکی وسیع
- دقت بالا در اندازه‌گیری غلظت‌های بسیار کم
کاربردها
- آنالیز چندعنصری در خاک، آب، فلزات و نفت
- بررسی ناخالصی در مواد شیمیایی با خلوص بالا
- کنترل آلودگی فلزی در صنایع محیط‌زیستی
۳. طیف سنجی جرمی پلاسمایی القایی (ICP-MS)
این روش ترکیبی از پلاسما (برای یونیزاسیون) و طیف سنج جرمی (برای تفکیک بر اساس جرم به بار) است. یون‌های تولیدشده از پلاسما به داخل طیف سنج جرمی هدایت می‌شوند و شدت هر پیک نشان‌دهنده‌ی غلظت عنصر است.
مزایا
- حساسیت فوق‌العاده بالا (در حد ppt)
- توانایی اندازه‌گیری ایزوتوپ‌ها
- دقت عالی در اندازه‌گیری چندعنصری
کاربردها
- بررسی عناصر کمیاب و سمی در نمونه‌های زیستی
- کنترل آلودگی‌های صنعتی و محیط‌زیستی
- تحقیقات زمین‌شناسی و ایزوتوپی
۴. طیف سنجی فرابنفش – مرئی (UV-Vis)
در این روش، مولکول‌ها تابش در محدوده‌ی 200 تا 800 نانومتر را جذب می‌کنند. این جذب به انتقال الکترون‌ها بین اوربیتال‌های مولکولی (π → π*, n → π*) مربوط است.
مزایا
- روش ساده، سریع و کم‌هزینه
- امکان اندازه‌گیری طیف گسترده‌ای از ترکیبات
- قابل‌اتصال به کروماتوگرافی (مانند HPLC)
کاربردها
- اندازه‌گیری غلظت محلول‌ها (مانند نیترات، فسفات)
- بررسی سرعت واکنش‌ها در شیمی فیزیک
- کنترل کیفی داروها و محصولات غذایی
۵. طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)
یکی از روش های طیف سنجی نوع FTIR است که در آن نور مادون قرمز باعث ارتعاش پیوندهای شیمیایی در مولکول‌ها می‌شود. هر گروه عاملی (مانند C=O، O–H، N–H) در طول موج خاصی جذب نشان می‌دهد.
با استفاده از تبدیل فوریه (Fourier Transform)، کل طیف به‌صورت دقیق و سریع ثبت می‌شود.
مزایا
- شناسایی ساختار مولکولی و گروه‌های عاملی
- نیاز به آماده‌سازی ساده یا بدون آماده‌سازی
- مناسب برای مواد جامد، مایع و گاز
کاربردها
- شناسایی ترکیبات آلی و پلیمری
- بررسی خلوص مواد شیمیایی
- کنترل کیفیت در صنایع داروسازی و پتروشیمی
۶. طیف سنجی رامان (Raman)
در این روش از تابش لیزر تک‌فام استفاده می‌شود. نور پس از برخورد به مولکول، بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهد یا دریافت می‌کند و با تغییر طول موج پراکنده می‌شود (اثر رامان).
این تغییر انرژی اطلاعاتی از ارتعاشات مولکولی ارائه می‌دهد.
مزایا
- عدم نیاز به تماس مستقیم یا آماده‌سازی نمونه
- امکان تحلیل نمونه‌های مرطوب و بیولوژیکی
- مکمل عالی برای FTIR
کاربردها
- شناسایی ساختار مولکولی نانومواد و بیوپلیمرها
- تحلیل مواد منفجره، رنگ‌ها و داروها
- بررسی مواد زیستی مانند DNA و پروتئین‌ها
۷. طیف سنجی فلورسانس (Fluorescence Spectroscopy)
برخی ترکیبات پس از جذب نور، نور را با طول موج بلندتر منتشر می‌کنند (فلورسانس). شدت این تابش با غلظت ماده ارتباط دارد.
مزایا
- حساسیت بالا برای مقادیر بسیار کم ماده
- توانایی بررسی ترکیبات زیستی در محلول
- قابل ترکیب با میکروسکوپ برای تصویربرداری زیستی
کاربردها
- آنالیز پروتئین‌ها، ویتامین‌ها و داروها
- شناسایی آلودگی‌های زیستی و زیست‌محیطی
- بررسی واکنش‌های فتوشیمیایی
۸. طیف سنجی جرمی (Mass Spectrometry)
مولکول‌ها در این روش یونیزه می‌شوند و بر اساس نسبت جرم به بار (m/z) تفکیک می‌گردند. نوع یون و شدت آن، اطلاعاتی درباره‌ی جرم مولکولی و ساختار ماده فراهم می‌کند.
مزایا
- دقت فوق‌العاده در شناسایی ساختار
- قابلیت ترکیب با کروماتوگرافی (GC-MS، LC-MS)
- شناسایی ترکیبات ناشناخته و مواد پیچیده
کاربردها
- تحلیل ترکیبات دارویی و متابولیت‌ها
- بررسی آلاینده‌های زیست‌محیطی
- آنالیز پروتئین‌ها و بیومولکول‌ها
مقایسه‌ی روش های طیف سنجی
| روش طیف سنجی | نوع تابش | ویژگی اصلی | حساسیت | کاربرد شاخص |
| AAS | نور مرئی / UV | جذب اتمی | ppm–ppb | سنجش فلزات |
| ICP-OES | پلاسمای نوری | نشر اتمی | ppb | آنالیز چندعنصری |
| ICP-MS | پلاسما + جرمی | یونیزاسیون دقیق | ppt | آنالیز ایزوتوپی |
| UV-Vis | UV و مرئی | جذب مولکولی | ppm | محلول‌های شیمیایی |
| FTIR | مادون قرمز | ارتعاش مولکولی | ppm | شناسایی گروه‌های عاملی |
| Raman | لیزر | پراکندگی رامان | ppm | مواد زیستی و نانو |
| Fluorescence | UV | تابش فلورسانس | ppb | پروتئین‌ها و داروها |
| MS | الکتریکی | جرم به بار | بسیار بالا | شناسایی ترکیبات ناشناخته |
جمع‌بندی
طیف سنجی ابزار قدرتمند و غیرقابل‌جایگزینی در علوم تحلیلی است که با کمک آن می‌توان ترکیب، ساختار و مقدار مواد را با دقت بالا تعیین کرد.
از شناسایی فلزات در آب و خاک گرفته تا تحلیل ترکیبات دارویی و زیستی، طیف سنجی نقشی حیاتی در پیشرفت تحقیقات علمی و صنعتی ایفا می‌کند.
انتخاب بهترین گزینه از بین روش های طیف سنجی بستگی به هدف آزمایش، نوع نمونه و محدوده غلظت موردنظر دارد.
پیشنهاد نهایی:
اگر قصد خرید، مشاوره یا استعلام قیمت انواع دستگاه‌های طیف سنجی مانند AAS، ICP-OES، ICP-MS، FTIR یا UV-Vis را دارید، می‌توانید از طریق وب‌سایت نانوابزار اقدام کرده و با کارشناسان این مجموعه برای انتخاب دستگاه مناسب تماس بگیرید.
