بررسی دستگاه‌های جذب اتمی VARIAN

VARIAN یکی از برندهای مطرح در اسپکتروسکوپی جذب اتمی است و حدود پنجاه سال تجربه در ساخت دستگاه های آنالیز مواد دارد. دستگاه‌های جذب اتمی واریان با دتکتورهای خاص و انتخابی، تجهیزات مقرون‌به‌صرفه‌ای هستند. دسته‌بندی سیستم‌های شعله‌ای (FAAS)، سیستم بخار سرد (CV AAS)، سیستم تولید هیدرید (HG AAS) و کوره‌ی گرافیتی (GF AAS).

سری‌های جذب اتمی واریان به صورت زیر هستند:

• SpectrAA 400
• SpectrAA 800
• SpectrAA 850

سری واریان-اجیلنت SpectrAA 200 series عبارتند از:

• SpectrAA 220Z
• Spectra 240Z
• SpectrAA 240FS
• Spectra 280Z
• SpectrAA 280FS

پسوند FS در جذب اتمی واریان

در روش جذب اتمی‌های واریان، عبارت FS کوتاه‌شده‌ی Fast Sequential است. این موضوع در اصل به یک تکنیک خاص اشاره دارد که به منظور افزایش سرعت و کارایی در تحلیل‌های چندعنصری طراحی شده است. در این روش، دستگاه قادر است به سرعت بین طول‌های موج مختلف جابه‌جا شود و به تحلیل عناصر مختلف در یک دوره زمانی کوتاه بپردازد. این جابه‌جایی سریع در طول موج‌ها به این معنی است که دستگاه می‌تواند به صورت متوالی و سریع، جذب نور را برای عناصر مختلف اندازه‌گیری کند، بدون اینکه نیاز به تغییر مداوم نمونه یا تنظیم مجدد دستگاه باشد.

به عنوان مثال می‌توان از دستگاه جذب اتمی AA280 FS نام برد.

دستگاه جذب اتمی AA 280FS

دستگاه طیف سنجی جذب اتمی VARIAN سری  AA 280FSاز جمله دستگاه‌های سریع و با دقت بالا است که در حالت شعله عمل می‌کند. این دستگاه تمامی نمونه را در طی یک عملیات دو مرحله‌ای متوالی تحت آنالیز قرار داده و سرعت این آنالیزها به قدری بالاست که شما شاهد کاهش هزینه‌های عملیات خواهید بود. توانایی هندل‌کردن نمونه‌های چند‌عنصره، این سری از دستگاه‌های اسپکتروسکوپی جذب اتمی را برای آزمایشگاه‌های مواد غذایی و کشاورزی و تمامی آزمایشگاه‌هایی که بازه‌ی عملیاتی بالایی دارند، مناسب کرده است.

پسوند Z در جذب اتمی واریان

پسوند Z نشاندهنده‌ی این است که دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی از Mode کوره در آنالیز استفاده می‌کند. دستگاه‌های کوره‌ی این برند دارای خصوصیات زیر هستند:

• عملکردی عالی در سطوح ppb با طراحی کوره‌ای که در منطقه‌ی دمایی ثابت عمل می‌کند.
• حساسیت بالا و حل مشکل تداخل در حالی که دستگاه‌های رقیب با مشکل محدودیت در عملیات مواجه هستند.

مزیت‌های اصلی این تکنیک شامل افزایش سرعت آنالیز و کاهش زمان لازم برای تحلیل نمونه‌های چندعنصری است. این امر به ویژه در آزمایشگاه‌هایی که نیاز به تحلیل سریع و دقیق مقادیر زیادی از عناصر مختلف دارند، مفید است.

در ادامه به تشریح یک مدل از دستگاه‌های جذب اتمی به عنوان نمونه از Mode کوره می‌پردازیم.

دستگاه جذب اتمی AA 280Z

دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی AA 280Z دستگاهی است که بر پایه‌ی تصیحح پس‌زمینه‌ی زیمان استوار است که این تکنیک حساسیت این دستگاه را در حین آنالیز دو چندان کرده است. این دستگاه جذب اتمی با طراحی خارق‌العاده‌اش بهترین عملیات را در مقابل محدودیت‌های دیگر دستگاه‌ها دارد. این دستگاه شامل 4 جایگاه برای قرارگیری لامپ بوده که این امر آن را به دستگاهی با حساسیت بالا و عملکردی بی‌نظیر تبدیل کرده است. از طرفی نرم‌افزار کارآمدی که برای این دستگاه تعبیه شده است، استفاده‌ی آن را برای کاربرانش بسیار آسان کرده است. این دستگاه اسپکتروسکوپی جذب اتمی به تیوب گرافیتی زیمان GTA 120 مجهز شده است که با استفاده از آن می‌تواند کارایی کوره‌ی گرافیتی را دوچندان کند و در نهایت تمامی اجزای این مجموعه‌ی بی‌مانند به واسطه‌ی نرم‌افزار ساده‌ای که شرکت Agilent طراحی کرده، قابل کنترل می‌باشند. از جمله مشخصات این دستگاه عبارتند از:

• بهینه‌سازی عملکرد
• عملکرد درخور توجه در سطوح ppb
• بهینه‌کردن عملیات با استفاده از دوربین حرارتی داخل تیوب

به طور کلی می‌توان گفت:

سری‌های AA 240 و AA 280 که به سری‌های اجیلنت -واریان معروف هستند، به عنوان آخرین ورژن‌های واریان و اولین ورژن‌های اجیلنت معروفند.

سال 2009 که کمپانی اجیلنت، کمپانی واریان را خریده، از آخرین سری‌های دستگاه‌های جذب آن‌ها یک مدل دقیقا کپی واریان تولید کرده است که فقط اسم برند آن‌ها را تغییر داده است.

سری‌های مختلف دستگاه‌های جذب اتمی واریان با کمترین تغییر نرم‌افزاری و سخت‌افزاری تحت عنوان جذب اجیلنت روانه‌ی بازار شده‌اند.

به طور مثال در مدل 220، lamp selector  آن‌ها manual است و در مدل 240، lamp selector آنها automatic است یعنی با کمک نرم افزار می‌توان آن را تغییر داد.

در مدل 280، lamp position آن 8 لامپ قرار می گیرد ولی در spectraAA800،  lamp position آن تک لامپی است

کمپانی واریان و بعد ها اجیلنت دستگاه های کارآمد و بسیار پایدار در حوزه ی جذب اتمی تولید کرده است. تجهیزات در دسترس تر، قیمت های مناسب تری نسبت به برند های دیگر دستگاه های جذب اتمی دارد.

در ادامه هر کدام از جذب‌های اتمی شعله، کوره، بخار سرد و سیستم هیدرید را شرح می‌دهیم

روش شعله (Flame)

دستگاه جذب اتمی شعله‌ای نوعی از دستگاه‌های جذب اتمی است که برای تعیین غلظت عناصر در نمونه‌ها از تکنیک شعله‌ای استفاده می‌کند. در این روش، نمونه‌ها به صورت محلول آماده می‌شوند و سپس با استفاده از شعله‌ی گاز (معمولاً گاز استیلن و هوا) به بخار تبدیل می‌شوند. در حالی که اتم‌های عنصر مورد نظر در این بخار وجود دارند، بخار از میان شعله عبور می‌کند. نور مخصوصی از منبع نور که برای عنصر مورد نظر تنظیم شده است، از میان شعله عبور کرده و مقداری از آن توسط اتم‌های عنصر جذب می‌شود. میزان نور جذب‌شده به غلظت عنصر در نمونه مرتبط است. این دستگاه به دلیل دقت بالا و توانایی آن در تحلیل مقادیر کم عناصر در نمونه‌های مختلف، در آزمایشگاه‌های شیمی، محیط زیست و صنایع غذایی و دارویی کاربرد فراوانی دارد.

روش کوره

دستگاه جذب اتمی کوره ی واریان نوعی از دستگاه‌های جذب اتمی است که برای تجزیه و تحلیل عناصری که به مقادیر بسیار کم (Trace) موجود هستند، استفاده می‌شود. در این روش، به جای استفاده از شعله برای تولید بخار اتمی، از یک کوره گرافیتی استفاده می‌شود. در این دستگاه، نمونه‌ها به صورت مایع به کوره‌ی گرافیتی تزریق می‌شوند. کوره به دماهای بسیار بالا (در حدود 2000 تا 3000 درجه‌ی سانتی‌گراد) گرم می‌شود تا نمونه‌ها را به صورت بخار اتمی درآورد. نور مخصوصی که از منبع نور تابش پیدا می‌کند، توسط این بخار اتمی جذب می‌شود. میزان نور جذب‌شده با غلظت عنصر در نمونه رابطه‌ی مستقیم دارد. این تکنیک به دلیل دقت بالا و حساسیت بسیار زیاد به‌ویژه برای تجزیه و تحلیل عناصر در مقادیر بسیار کم (مثلا در سطوح ppb) مفید است و در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، کنترل کیفیت و صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش بخار سرد (Cold Vapor Method)

برای آنالیز نمونه در اسپکتروفتومتری جذب اتمی، روش بخار سرد (Cold Vapor Method) برای اندازه‌گیری جیوه استفاده می‌شود. دلیل استفاده از این روش به دلیل خاصیت منحصربه فرد این عنصر است. برای این مورد لوازم جانبی توسط کمپانی‌های ارائه‌دهنده اسپکترومترهای جذب اتمی به نام وی‌جی‌ای (VGA: Vapor Generation Accessory) ساخته شده و در بازار موجود است. جیوه در دمای محیط فشار بخار مناسبی داشته و بخار آن تک‌اتمی و پایدار است. بخار جیوه را می‌توان به درون جریانی از یک گاز بی‌اثر یا در هوا وارد کرد و توسط AAS بخار سرد توسط اتمایزر شعله‌ای یا بدون نیاز به شعله، اندازه‌گیری کرد. البته حد تشخیص کمتری به دست می‌آید. تجهیزات لازم برای روش بخار سرد با آن چه در مورد روش تولید هیدرید استفاده می‌شود، کاملاً مشابه است.

روش هیدرید (Hydride System)

در روش HG-AAS، عناصر به صورت گازهای هیدریدی وارد اتم‌ساز می‌شوند. این روش برای فلزاتی نظیر تلریم (Te)، قلع (Sn)، سلنیم (Se)، آنتیموان (Sb)، آرسنیک (As) و بیسموت (Bi) که هیدرید فرار تشکیل می‌دهند، به کار می‌رود. این عناصر فرّار هستند و اگر وارد اتم‌ساز شعله شوند، به علت فرّاریت زیاد و دمای بالای اتم ساز، مقدار زیادی از آنالیت قبل از تبدیل‌شدن به اتم آزاد از بین می‌رود. به همین دلیل از هیدرید این فلزات در دمای کمتر برای اتمی‌شدن استفاده می‌شود. در روش طیف‌سنجی جذب اتمی تولید هیدرید، اتم‌ها در محیط غلیظ اسیدی با سدیم بورهیدرید (NaBH₄)، واکنش داده و هیدریدهای فلزی تولید می‌کنند. اتم‌ها به صورت هیدرید آزاد شده و سپس با کمک یک گاز حامل وارد اتم‌ساز می‌شوند. منبع اتم‌ساز معمولا یک لوله کوارتزی گرم‌شده است. با گرم‌کردن لوله‌ی کوارتزی در محدوده‌ی دمایی 600 تا 900 درجه‌ی سانتی‌گراد، هیدروژن مولکولی تفکیک شده و رادیکال هیدروژن تولید می‌شود. هیدروژن رادیکالی با هیدرید فلزی واکنش داده و در نتیجه هیدروژن مولکولی و اتم آزاد فلزی تولید می‌گردد.

مزیت بزرگ روش HG-AAS، جداسازی آنالیت از ماتریس نمونه است؛ بنابراین مزاحمت طیفی بسیار کمی در این روش مشاهده می‌شود. این روش به اختصار HGT یا VGA نامیده می‌شود. عبارت HGT کوتاه‌شده‌ی عبارت Hydride Generation Technique (تکنیک تولید هیدرید) و VGA کوتاه‌شده‌ی عبارت Assembly Vapor Generation است. حساسیت این روش برای عناصر ذکرشده نسبت به روش شعله، بسیار بیشتر بوده و در محدوده‌ی ppb یا ng/mL می‌باشد.

کلام آخر

انتخاب میان روش‌ها و مدل‌های دستگاه‌های جذب بستگی زیادی به میزان غلظت آنالیت، نوع عنصر مورد نظر و دقت مورد نیاز دارد. بنابراین بهتر است پیش از اقدام برای خرید، برای جلوگیری از هرگونه هدررفت مالی، تحقیقات لازم را انجام دهید. یکی دیگر از کارهایی که می‌توانید بکنید، استفاده از خدمات مشاوره‌ی رایگان شرکت صدراپژوهش است.

در پایان، باعث خوشحالی ماست که نظرات و سوالات شما را در پایین همین صفحه مشاهده کنیم. کارشناسان علمی و فنی صداپژوهش در اسرع وقت پاسخ تمامی سوالات شما را خواهند داد.