کووت شیشه کوارتز، سلول بخار شیشه نوری برای طیف‌سنجی اتمی

کوتاه

برخلاف یک کیووت استاندارد که نمونه‌های مایع را نگه می‌دارد، سلول جذب اتمی به گونه‌ای طراحی شده است که فاز گازی اتم‌های آزاد را در دمای بالا در خود جای دهد.

یک کیووت معمولاً به شکل مکعب مستطیل است، که کف و دو طرف آن از شیشه سنباده‌خورده (مات) ساخته شده و دو طرف مقابل دیگر سطوح شفاف نوری هستند که مسیر پرتو نور را تشکیل می‌دهند. این سطوح نوری با روش‌هایی مانند تشکیل یکپارچه ذوبی، سینتر کردن پودر شیشه در دمای بالا یا چسباندن با چسب ساخته می‌شوند.

کووته‌ها عمدتاً در تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی برای مطالعات کمّی، کیفی و سینتیکی استفاده می‌شوند. آن‌ها به عنوان لوازم جانبی ضروری برای دستگاه‌هایی مانند اسپکتروفتومتر عمل می‌کنند و محلول‌های مرجع و نمونه را در خود نگه می‌دارند تا غلظت مواد، شناسایی اجزا و پایش فرآیندهای واکنش تعیین شود.

شکل و مشخصات:

• - شکل: اشکال متداول شامل مستطیلی و استوانه‌ای هستند. کووته‌های مستطیلی کاربرد گسترده‌تری دارند. از میان چهار سطح آن‌ها، دو سطح بصورت نوری شفاف و دو سطح ساییده (مات) هستند که این امر باعث تسهیل در دستگیری و کاهش پراکندگی نور می‌شود. کووته‌های استوانه‌ای کمتر رایج هستند و معمولاً در دستگاه‌های خاص یا آزمایش‌های تخصصی به کار می‌روند.
• - مشخصات: این‌ها عمدتاً توسط طول مسیر (فاصله‌ای که نور از داخل کووت عبور می‌کند) متمایز می‌شوند. طول‌های متداول مسیر شامل 0.1 سانتی‌متر، 0.2 سانتی‌متر، 0.5 سانتی‌متر، 1 سانتی‌متر، 2 سانتی‌متر، 3 سانتی‌متر و 5 سانتی‌متر هستند. طول مسیر بر میزان جذب نور تأثیر می‌گذارد. بر اساس قانون لمبرت-بیر، در شرایطی که سایر عوامل یکسان باشند، طول مسیر بلندتر منجر به جذب بیشتر می‌شود.

جزئیات

ویژگی‌های کووت کوارتز

• الف. استحکام مکانیکی بالا، سازگاری قوی با تغییر دما، بخش اتصال بسیار محکم، فشار داخلی قابل تحمل چندین برابر فشار هوای معمولی.
• ب. فناوری بسیار دقیق پردازش نوری، عملکرد نوری عالی در سطح شفاف.
• ج. انتخاب شیشه کوارتز با کیفیت بالا، اطمینان از عدم وجود حباب یا خطوط.
• د. مقاومت بسیار بالا در برابر خوردگی، توانایی تحمل محلول‌های 6مول/لیتر اسید کلریدریک، 6مول/لیتر اسید کلریدریک، اتانول بی‌آب، تتراکلرید کربن و بنزن به مدت 24 ساعت بدون باز شدن چسب یا نشتی.

ماده تشکیل‌دهنده کووت کوارتز:

شیشه کوارتز، به‌ویژه ورق‌های شیشه کوارتز نوری، مزایایی از جمله مقاومت در برابر دمای بالا و فشار بالا دارد که آن را برتر از سایر مواد نوری می‌کند. شیشه کوارتز عملکرد عالی در انتقال ماوراء بنفش دارد و جذب بسیار کمی از نور مرئی و نزدیک به مادون قرمز دارد و به همین دلیل ماده اساسی برای تولید فیبرهای نوری محسوب می‌شود. ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین، پایداری شیمیایی بالا، و همچنین ویژگی‌هایی مانند حباب، خطوط، یکنواختی و دو شکستگی قابل مقایسه با شیشه نوری عمومی، آن را به ماده نوری ارجح برای کاربردهای محیط‌های سخت تبدیل کرده است.

ویژگی‌های کووت‌های کوارتز:

• عبور عالی نور در محدوده ماوراء بنفش (UV) و نور مرئی را فراهم می‌کنند. برخلاف شیشه یا پلاستیک، این کووت‌ها نور ماوراء بنفش را جذب نمی‌کنند و به همین دلیل برای طیف‌سنجی UV-Vis در کاربردهای گسترده‌ای ضروری هستند.
• این مهم‌ترین مزیت آن‌ها در مقایسه با کووت‌های شیشه‌ای است که تنها برای محدوده نور مرئی مناسب هستند.

پارامتر

3: کاربرد: پرتو لیزر از داخل سلول جذبی بخار اتمی عبور می‌کند و میزان تضعیف نور اندازه‌گیری شده تا غلظت تعیین شود.

کاربردهای اصلی و سناریوهای کاربردی

• تحلیل کمّی: بر اساس قانون بیر-لامبرت، غلظت آنالیت با اندازه‌گیری جذب نور در طول موج‌های مشخص محاسبه می‌شود. از جمله موارد استفاده می‌توان به تشخیص یون‌های فلزات سنگین (مانند مس، سرب) در آزمون کیفیت آب یا تجزیه و تحلیل مواد مغذی (مانند پروتئین‌ها، ویتامین‌ها) در تجزیه غذا اشاره کرد.
• تحلیل کیفی: با مقایسه طیف‌های جذبی نمونه‌های ناشناخته با مواد استاندارد، ظروف کووت در شناسایی نوع مواد کمک می‌کنند؛ به عنوان مثال در تحلیل ساختار ترکیبات آلی.
• مطالعات سینتیکی: پایش مداوم تغییرات جذب در طول واکنش‌ها به دستیابی به پارامترهایی نظیر سرعت واکنش و انرژی فعال‌سازی کمک می‌کند. نمونه‌ای از این موارد، تجزیق عوامل مؤثر در واکنش‌های کاتالیز شده توسط آنزیم است.

انتخاب انواع و ملاحظات استفاده

• سازگاری با طول موج: برای محدوده فرابنفش (۱۹۰–۴۰۰ نانومتر) باید از کووت‌های کوارتز استفاده شود. برای محدوده نور مرئی (۴۰۰–۹۰۰ نانومتر) می‌توان از شیشه یا کوارتز استفاده کرد و معمولاً برای کاهش هزینه‌ها از شیشه استفاده می‌شود. برای محدوده مادون قرمز (IR) نیز کووت‌های خاصی مورد نیاز است.
• انتخاب طول مسیر: برای محلول‌های رنگ روشن از طول مسیر بلند (۲–۳ سانتی‌متر) و برای محلول‌های تیره‌رنگ از طول مسیر کوتاه (۰٫۵–۱ سانتی‌متر) استفاده کنید تا جذب در محدوده بهینه قرار گیرد.
• ‌راهنمای عملیاتی: کووت را از طرف‌های مات نگه دارید تا از لمس سطوح شفاف نوری جلوگیری شود. آن را تا حدود دو سوم ارتفاعش پر کنید. بلافاصله پس از استفاده تمیز کنید و برای لکه‌های سفت از حلال‌های خاص (مثلاً مخلوط اتر-اتانول) استفاده نمایید

روش شستشو

• 1. با مخلوطی از اتر (50٪) و اتانول قابل فشردن (50٪) شستشو دهید.
• 2. اگر خیلی کثیف بود، می‌توان آن را با محلول تمیزکننده خاص تمیز کرد، اما زمان تمیزکردن کوتاه است (10 دقیقه)، و سپس با آب شسته شود.