Kuweta ze szkła kwarcowego, komora parowa ze szkła optycznego do spektroskopii atomowej

W skrócie

W przeciwieństwie do standardowej kuwety, która zawiera próbki ciekłe, komora do absorpcji atomowej jest zaprojektowana tak, aby zawierać fazę gazową swobodnych atomów w wysokiej temperaturze.

Kuweta ma zazwyczaj kształt prostopadłościanu, którego podstawa i dwie ścianki wykonane są ze szlifowanego (matowego) szkła, a dwie przeciwległe ścianki to przezroczyste powierzchnie optyczne tworzące ścieżkę światła. Powierzchnie optyczne wykonywane są metodami takimi jak staplanie jednolitego kawałka, spiekanie proszku szklanego w wysokiej temperaturze lub klejenie.

Kwety są głównie stosowane w analizie spektroskopowej do badań ilościowych, jakościowych i kinetycznych. Stanowią one niezbędne akcesoria dla instrumentów takich jak spektrofotometry, służące do zawierania roztworów wzorcowych i próbek w celu określenia stężenia substancji, identyfikacji składników oraz monitorowania procesów reakcji

Kształt i specyfikacja:

• - Kształt: Do najczęstszych kształtów należą prostokątne i cylindryczne. Kwety prostokątne są powszechniej stosowane. Z czterech ich ścian dwie są optycznie przezroczyste, a dwie matowe, co ułatwia obsługę i zmniejsza rozpraszanie światła. Kwety cylindryczne są rzadziej spotykane i zazwyczaj używane są w przypadku specjalistycznych instrumentów lub eksperymentów.
• - Specyfikacje: Są one przede wszystkim odróżniane przez długość ścieżki (odległość, jaką światło przebywa przez kuwetę). Do najczęstszych długości ścieżek należą 0,1 cm, 0,2 cm, 0,5 cm, 1 cm, 2 cm, 3 cm oraz 5 cm. Długość ścieżki wpływa na wielkość absorbancji. Zgodnie z prawem Lamberta-Beera, przy innych identycznych warunkach, dłuższa ścieżka powoduje większą absorbancję.

Szczegóły

Charakterystyka kuwety kwarcowej

• A. Duża wytrzymałość mechaniczna, duża odporność na zmiany temperatury, bardzo silne połączenie, może wytrzymać wewnętrzne ciśnienie kilku atmosfer.
• B. Wyjątkowo precyzyjna technologia obróbki optycznej, doskonała jakość optyczna powierzchni przezroczystej.
• C. Wybór wysokiej jakości szkła kwarcowego, zapewnia brak pęcherzyków i prążków.
• D. Duża odporność na korozję, może wytrzymać 6 mol/L kwas solny, 6 mol/L kwas solny, etanol bezwodny, czterochlorek węgla oraz benzen przez 24 godziny bez odklejania się i przeciekania.

Materiał kuwety kwarcowej:

Szkło kwarcowe, a w szczególności płyty ze szkła optycznego kwarcowego, cechuje się takimi zaletami jak odporność na wysokie temperatury i ciśnienie, co czyni je lepszym od innych materiałów optycznych. Szkło kwarcowe wykazuje doskonałą przepuszczalność w zakresie ultrafioletu przy minimalnym pochłanianiu światła widzialnego i bliskiej podczerwieni, co czyni je podstawowym materiałem do produkcji światłowodów. Jego skrajnie niski współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz wysoka stabilność chemiczna, a także właściwości takie jak brak pęcherzy, wtrąceń, jednorodność i dwójłomność porównywalna do zwykłego szkła optycznego, sprawiają, że jest to materiał optyczny preferowany w zastosowaniach w trudnych warunkach środowiskowych.

Cechy krytek kwarcowych:

• zapewniają doskonałą przepuszczalność zarówno w zakresie ultrafioletu (UV), jak i światła widzialnego. W przeciwieństwie do szkła lub plastiku, nie pochłaniają światła UV, co czyni je niezbędnymi w szerokim zakresie zastosowań spektroskopii UV-Vis.
• Jest to ich najważniejsza przewaga nad krytkami szklanymi, które nadają się wyłącznie do zakresu światła widzialnego.

Parametr

3: Zastosowanie: Promień laserowy przechodzi przez komorę absorpcyjną zawierającą parę atomową, a osłabienie światła jest mierzone w celu określenia stężenia.

Główne zastosowania i scenariusze użycia

• ‌Analiza ilościowa‌: W oparciu o prawo Lamberta-Beera stężenie analitu jest obliczane na podstawie pomiaru absorbancji światła przy określonych długościach fali. Przykłady obejmują wykrywanie jonów metali ciężkich (np. miedzi, ołowiu) w badaniach jakości wody lub analizę składników odżywczych (np. białek, witamin) w badaniach żywności.‌‌
• ‌Analiza jakościowa‌: Poprzez porównanie widm absorpcyjnych próbek nieznanych ze wzorcami substancji standardowych, kuwety pomagają w identyfikacji rodzajów materiałów, takich jak w analizie strukturalnej związków organicznych.‌‌
• badania kinetyczne: Ciągłe monitorowanie zmian absorbancji podczas reakcji pozwala na uzyskanie parametrów takich jak szybkość reakcji i energia aktywacji. Przykładem jest analiza czynników wpływających na reakcje katalizowane przez enzymy.

Wybór typów i zagadnienia użytkowania

• zgodność z długością fali: Kuwety kwarcowe należy stosować w zakresie UV (190–400 nm). W zakresie światła widzialnego (400–900 nm) można używać kuwet szklanych lub kwarcowych, przy czym zwykle wybiera się szkło, aby obniżyć koszty. W zakresie podczerwieni wymagane są specjalne kuwety podczerwieni.
• wybór długości ścieżki optycznej: Dla roztworów jasnych stosuje się dłuższą ścieżkę optyczną (2–3 cm), a dla ciemniejszych roztworów krótszą (0,5–1 cm), aby zapewnić absorbancję w optymalnym zakresie.
• ‌Wytyczne operacyjne‌: Trzymaj kuwetę za matowe boki, aby uniknąć dotykania przezroczystych powierzchni optycznych. Napełnij do około 2/3 jej wysokości. Oczyść natychmiast po użyciu, stosując odpowiednie rozpuszczalniki (np. mieszaninę eteru i etanolu) w przypadku trudno usuwalnych plam

Metoda prania

• 1. Umieścić w mieszaninie eteru (50%) i etanolu absolutnego (50%).
• 2. Jeżeli jest zbyt brudna, można ją oczyścić specjalnym środkiem czyszczącym, jednak czas czyszczenia powinien być krótki (10 minut), a następnie przemyć wodą.