اصول عملکرد فوتومترهای پرتابل

فوتومترهای پرتابل یا قابل حمل، ابزارهایی حیاتی برای اندازه‌گیری و تحلیل پارامترهای نوری و شیمیایی در محیط‌های مختلف هستند. این دستگاه‌ها در مقایسه با فوتومترهای ثابت آزمایشگاهی، به دلیل قابل حمل بودن و سهولت استفاده، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله آب و فاضلاب، محیط‌زیست، داروسازی و کشاورزی دارند. در این مقاله به اصول عملکرد فوتومترهای پرتابل پرداخته و ساختار، اجزاء و چگونگی کارکرد آنها را بررسی خواهیم کرد.

فوتومتر چیست؟

فوتومتر یک دستگاه نوری است که به کمک آن می‌توان شدت نور عبوری یا بازتابی از یک نمونه را اندازه‌گیری و آن را با استفاده از قوانین نوری و شیمیایی تفسیر کرد. فوتومترهای پرتابل، نسخه‌ای کوچک و قابل حمل از این دستگاه‌ها هستند که به طور خاص برای اندازه‌گیری‌های سریع و در محل طراحی شده‌اند.

در فوتومترها، نور پس از عبور از یک نمونه شیمیایی یا فیزیکی، بر اساس خواص آن نمونه جذب یا بازتاب می‌شود. این تغییر در شدت نور توسط دستگاه اندازه‌گیری و تحلیل شده و به صورت اطلاعات کمی در مورد نمونه مانند غلظت مواد شیمیایی یا کدورت گزارش می‌شود.

اجزای اصلی فوتومترهای پرتابل

برای درک بهتر اصول عملکرد فوتومترهای پرتابل، باید با اجزای اصلی این دستگاه آشنا شویم:

 1منبع نور (Light Source)

منبع نور در فوتومترهای پرتابل یکی از مهم‌ترین اجزای دستگاه است. این منبع نوری، نور سفید یا نور با طول موج خاص تولید می‌کند که به نمونه تابیده می‌شود. بسته به نوع پارامتر مورد اندازه‌گیری، می‌توان از منابع نوری مختلف مانند LED، لامپ‌های تنگستن یا لامپ‌های هالوژن استفاده کرد.

 2فیلتر نوری یا مونوکروماتور  (Optical Filter or Monochromator)

فیلتر نوری یا مونوکروماتور وظیفه دارد تا طول موج خاصی از نور را که برای تجزیه و تحلیل نمونه مناسب است، انتخاب کند. در بیشتر فوتومترهای پرتابل از فیلترهای نوری استفاده می‌شود که طول موج خاصی از نور را برای سنجش انتخاب کرده و بقیه نورها را حذف می‌کنند. این عمل باعث می‌شود تا دستگاه بتواند با دقت بیشتری اندازه‌گیری کند.

 3محفظه نمونه  (Sample Cell or Cuvette)

محفظه نمونه بخشی از دستگاه است که نمونه شیمیایی یا فیزیکی در آن قرار می‌گیرد. نور از این محفظه عبور کرده و بخشی از آن توسط نمونه جذب می‌شود. محفظه نمونه باید شفاف و مقاوم باشد تا نور بتواند به راحتی از آن عبور کند و تغییرات در نور به درستی اندازه‌گیری شوند.

 4دتکتور نوری  (Photodetector)

دتکتور نوری وظیفه دارد تا شدت نوری که از نمونه عبور کرده یا بازتاب شده را اندازه‌گیری کند. این دتکتور می‌تواند شامل فتوسل‌ها، فتودیودها یا فتوترانزیستورها باشد. بر اساس مقدار نور ثبت شده توسط دتکتور، دستگاه می‌تواند اطلاعاتی مانند غلظت مواد شیمیایی، کدورت یا دیگر پارامترهای نمونه را محاسبه کند.

 5واحد پردازش و نمایشگر  (Processing Unit and Display)

واحد پردازش دستگاه، داده‌های ثبت شده توسط دتکتور نوری را تحلیل و پردازش می‌کند. این واحد محاسبات لازم را انجام داده و نتیجه نهایی را بر روی نمایشگر دیجیتال دستگاه به کاربر نمایش می‌دهد. بسیاری از فوتومترهای پرتابل دارای نمایشگرهای پیشرفته و رابط‌های کاربری ساده‌ای هستند که کار با آنها را بسیار آسان می‌کند.

اصول عملکرد فوتومترهای پرتابل

فوتومترهای پرتابل بر اساس اصول ساده فیزیک نوری و قانون بیر-لامبرت عمل می‌کنند. این قانون بیان می‌کند که مقدار جذب نور توسط یک ماده شیمیایی در یک محلول با غلظت آن ماده نسبت مستقیم دارد. در ادامه مراحل عملکرد یک فوتومتر پرتابل توضیح داده شده است:

 1انتشار نور به نمونه

ابتدا منبع نور دستگاه، نوری با طول موج مناسب را به نمونه موجود در محفظه نمونه می‌تاباند. این نور پس از عبور از فیلتر نوری، با یک طول موج خاص به نمونه می‌رسد.

 2عبور یا بازتاب نور از نمونه

هنگامی که نور به نمونه برخورد می‌کند، بخشی از آن بر اساس ترکیبات شیمیایی و فیزیکی نمونه جذب می‌شود و بخشی از آن عبور می‌کند یا بازتاب می‌شود. مقدار نوری که از نمونه عبور کرده یا بازتاب شده به دتکتور می‌رسد.

 3اندازه‌گیری نور عبوری یا بازتابی

دتکتور نوری دستگاه، شدت نوری که از نمونه عبور کرده یا بازتاب شده را اندازه‌گیری می‌کند. این مقدار به طور مستقیم با غلظت مواد شیمیایی در نمونه یا ویژگی‌های نوری آن مرتبط است.

 4تحلیل داده‌ها و نمایش نتیجه

داده‌های جمع‌آوری شده توسط دتکتور به واحد پردازش دستگاه ارسال می‌شوند. واحد پردازش این داده‌ها را تحلیل کرده و نتایج را به صورت عددی یا گرافیکی بر روی نمایشگر دستگاه نمایش می‌دهد.

کاربردهای فوتومترهای پرتابل

 1اندازه‌گیری کیفیت آب و فاضلاب

یکی از رایج‌ترین کاربردهای فوتومترهای پرتابل، اندازه‌گیری کیفیت آب و فاضلاب است. این دستگاه‌ها می‌توانند پارامترهایی مانند pH، کلر آزاد، کدورت و نیتریت‌ها را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.

 2صنایع دارویی

در صنایع داروسازی از فوتومترهای پرتابل برای کنترل کیفیت مواد اولیه و محصولات نهایی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها می‌توانند ترکیبات شیمیایی موجود در نمونه‌ها را با دقت بالا تجزیه و تحلیل کنند.

 3محیط‌زیست

در زمینه محیط‌زیست، فوتومترهای پرتابل برای نظارت بر کیفیت آب‌ها، اندازه‌گیری آلاینده‌های هوا و تحلیل مواد شیمیایی موجود در خاک به کار می‌روند. این دستگاه‌ها به دلیل قابلیت حمل آسان، برای پژوهش‌ها و اندازه‌گیری‌های میدانی مناسب هستند.

 4صنایع غذایی

در صنایع غذایی از فوتومترهای پرتابل برای بررسی کیفیت و ایمنی مواد غذایی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها می‌توانند به تولیدکنندگان کمک کنند تا افزودنی‌ها و مواد شیمیایی موجود در محصولات غذایی را بررسی کنند.

مزایا و معایب فوتومترهای پرتابل

مزایا

1. قابلیت حمل آسان:فوتومترهای پرتابل به راحتی قابل حمل هستند و می‌توان از آنها در مکان‌های مختلف استفاده کرد.
2. دقت بالا:این دستگاه‌ها می‌توانند پارامترهای شیمیایی و فیزیکی را با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.
3. کاربری ساده:بسیاری از فوتومترهای پرتابل دارای رابط‌های کاربری ساده و نمایشگر دیجیتال هستند که استفاده از آنها را بسیار آسان می‌کند.

معایب

1. نیاز به کالیبراسیون منظم:برای اطمینان از دقت نتایج، این دستگاه‌ها نیاز به کالیبراسیون منظم دارند.
2. حساسیت به شرایط محیطی:فوتومترهای پرتابل ممکن است تحت تاثیر شرایط محیطی مانند دما و رطوبت قرار بگیرند.

بهترین برندهای فوتومترهای پرتابل

Hach

 Hachیکی از برترین تولیدکنندگان فوتومترهای پرتابل است. این شرکت به دلیل تولید دستگاه‌های با کیفیت و دقت بالا در صنایع مختلف شناخته می‌شود.

Thermo Fisher Scientific

یکی دیگر از برندهای معتبر در زمینه تولید فوتومترهای پرتابل Thermo Fisherاست. دستگاه‌های این شرکت به دلیل دقت و قابلیت‌های پیشرفته، در بسیاری از صنایع به کار می‌روند.

Palintest

Palintestنیز یکی از برندهای معتبر در زمینه تولید فوتومترهای پرتابل است. این دستگاه‌ها به دلیل دقت و کارایی بالا در صنایع آب و محیط‌زیست محبوب هستند.

نتیجه‌گیری

فوتومترهای پرتابل ابزاری کارآمد برای اندازه‌گیری و تحلیل سریع پارامترهای شیمیایی و نوری در صنایع مختلف هستند. این دستگاه‌ها به دلیل قابلیت حمل آسان و دقت بالا، به ویژه در صنایعی که نیاز به اندازه‌گیری‌های میدانی دارند، کاربرد فراوانی دارند. با انتخاب دستگاهی مناسب و انجام کالیبراسیون منظم، می‌توان از دقت و کارایی بالای این دستگاه‌ها بهره‌برداری کرد.