انواع دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی چیست؟ – کاربرد و قیمت آن
دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی یا آنالیزور رنگ وسیله ای است که در دهه ۱۹۴۰ اختراع شده و کار این وسیله الکتریکی اندازه گیری غلظت ترکیبات گوناگون در انواع محلول های رنگی می باشد. Colorimeter دارای بخش های مختلفی از جمله منبع نور، دیافراگم، فیلتر های رنگی، کووت و… در ساختار خود می باشد. در این مقاله ی نشریه جهان شیمی فیزیک به رنگ سنج آزمایشگاهی و انواع مختلف آن می پردازیم.
فهرست مطالب :
۱- دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی چیست؟
۲- انواع دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی کدامند؟
۲-۱- کیت تست شیمیایی و رنگ سنج دیجیتال
۲-۲- رنگ سنج جذبی
۲-۳- رنگ سنج بازتابی
۲-۴- هموگلوبینومتر
۳- اجزای تشکیل دهنده دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی
۴- تفاوت دستگاه رنگ سنج با اسپکتروفتومتر
۵- نگهداری از دستگاه رنگ سنج
۶- کاربرد و قیمت خرید و فروش
۱- دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی چیست؟
دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی به گونه ای یک فتومتر ساده است که به روش خاص طول موج خاصی از نور را اندازه گیری می کند. در این دستگاه با توجه به محلول مورد آزمایش، از فیلترهایی برای تولید نور در طول موج خاصی استفاده می شود. ابتدا نور رنگی از داخل نمونه عبور داده می شود و پس از آن با توجه به میزان جذب شدنش توسط محلول نمونه، اندازه گیری می شود که موسوم به ابزوربنس است. به طور مستقیم و با توجه به قانون بیر-لامبرت، ابزوربنس متناسب با غلظت رنگ محلول نمونه می باشد. میزان ابزوربنس با دقت قابل توجهی توسط آنالیزور رنگ در بازه ۰ تا ۰/۷ قابل اندازه گیری می باشد. لازم به ذکر می باشد که این دستگاه به طور کامل با دستگاه اسپکتروفتومتر متفاوت است که در ادامه به این تفاوت خواهیم پرداخت.
۲- انواع دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی کدامند؟
دستگاه رنگ سنج های گوناگونی که امروزه در بازار هستند، به دو صورت عمده با قابلیت تعویض طول موج به وسیله چرخاندن فیلترها یا به وسیله تعویض فیلترها هستند. برای استفاده در آب و هوای گرم و مرطوب نیز به علت مشکلاتی مانند خراشیدگی سطح فیلترها و رشد قارچ روی آن ها، مدل های ویژه ای از این دستگاه طراحی شده است. در این مدل ها به منظور جلوگیری از چنین مشکلاتی در داخل محفظه ای شیشه ای فیلترهایی از جنس ژلاتین قرار داده می شود.
همچنین رنگ سنج های دستی و نیمه اتوماتیک هم وجود دارند، هموگلوبینومتر یک نوع رنگ سنج قابل حمل می باشد. ساده ترین نوع colorimeter کیت تست شیمیایی است. رنگ سنج دیجیتال یا چکر نیز از انواع دیگر آن است. این دستگاه ها در دو دسته بندی رنگ سنج جذبی و رنگ سنج بازتابی نیز به بازار عرضه می شوند. رنگ سنج زاویه ۴۵ درجه، مدل کروی (۸ درجه) و چند زاویه ای انواع بازتابی آن هستند.
۲-۱- کیت تست شیمیایی و رنگ سنج دیجیتال :
کیت تست شیمیایی به طور کلی شامل دو قسمت می شود. این دستگاه به منظور خواندن میزان غلظت مواد محلول به طور ساده و چشمی شامل جدولی رنگ بندی شده و محلول شیمیایی معرف می باشد. اما در دستگاه رنگ سنج دیجیتال میزان غلظت مواد محلول نمونه از روی نمایشگر کوچکی که در آن تعبیه شده است خوانده می شود. در رنگ سنج دیجیتال همانند سایر رنگ سنج ها، ابتدا دستگاه ضریب شکست محلول خالص نمونه اندازه گیری می شود. پس از آن بعد از افزودن مقداری واکنش دهنده (Reagent) به محلول و مخلوط کردن آن دو و تغییر رنگ محلول، بار دیگر این ترکیب درون رنگ سنج دیجیتال قرار داده می شود. بعد از گذشت چند ثانیه از قرار دادن ترکیب در چکر، نمایشگر دستگاه میزان غلظت را بر حسب ppm نمایش می دهد.
دقت اندازه گیری این مدل از کیت تست شیمیایی بالاتر بوده و همچنین کوچک، ارزان، قابل حمل و سبک می باشد.
۲-۲- رنگ سنج جذبی :
انجام کالیبراسیون رنگ سنج ها اولین کاری است که هنگام استفاده از این دستگاه ها انجام می گیرد. رنگ سنج ها با استفاده از محلول های شیمیایی استانداردی که غلظت مشخصی دارند، کالیبره می شوند. بعد از قرارگیری محلول شیمیایی نمونه در دستگاه از یک منبع نور به سمت فیلتر رنگ سنج، پرتوی نور سفیدی تابیده می شود. طول موج مورد نظر با عبور نور از فیلتر به دست می آید. این نور در آخر به طرف محلول شیمیایی مورد آزمایش هدایت شده و با محلول نمونه برخورد کرده و بخشی از آن توسط این محلول جذب می شود. بخش دیگر نور نیز از نمونه عبور کرده و به قسمتی به نام فتوسل برخورد می کند. فتوسل آشکار ساز نور است. در پایان با تبدیل نور به سیگنال الکتریکی توسط گالوانومتر، رنگ سنجی انجام می گیرد.
۲-۳- رنگ سنج بازتابی :
جزئیات رنگ در این نوع دستگاه، به صورت سه بعدی و همانند چشم انسان به طور دقیق تحلیل و اندازه گیری می شود. این دستگاه دارای سه کانال می باشد. با این وسیله ابتدا یک رنگ به یک مختصات فرضی تبدیل شده و در فضایی فرضی، از طریق معیارهای به خصوص مکان تعیین رنگ مورد نظر صورت می گیرد. با الهام گرفتن از چشم انسان سه فیلتر رنگی آبی، سبز و قرمز (Blue, Green, Red) در این وسیله قرار داده شده است. این فیلتر ها با تابیده شدن نور از منبعی داخلی به سطح نمونه و بازتاب آن و پس از آن عبور از فیلتر های رنگی، مقدار رنگ های RGB را برای یک جسم تعیین می کنند.
این نوع آنالیزور رنگ از نظر هندسی شامل سه مدل می باشد که پیش تر نام برده شد. از موارد کاربرد این مدل رنگ سنج ها می توان به اندازه گیری رنگ انواع سطوح، رنگ دانه ها و صنایعی مانند لوازم آرایشی و خودرو سازی اشاره کرد.
۲-۴- هموگلوبینومتر :
هموگلوبین یا همان طور که در برگه های آزمایشگاهی می نویسند HGB بخشی از گلبول قرمز خون می باشد که حامل گاز اکسیژن است. تغییر میزان این ماده در خون می تواند دلایل متفاوتی داشته باشد که در علم پزشکی حائز اهمیت است. مقدار این ماده در خون نباید از ۵ واحد کمتر و یا از ۲۰ واحد بیشتر شود. به وسیله ای که از طریق آن می توان غلظت هموگلوبین در خون را اندازه گیری کرد، هموگلوبینومتر گفته می شود.
هموگلوبینومتر نیز نوعی آنالیزور رنگ می باشد که به طور عمده در پزشکی کاربرد دارد. در آزمایش های پاتوبیولوژی به لطف وسیله هموگلوبینومتر، میزان هموگلوبین در خون به بهترین نحو اندازه گیری می شود. انواع مختلف این وسیله با باتری های تعویضی و یا با باتری های شارژ شونده در بازار وجود دارند. در استفاده از بعضی نسخه های هموگلوبینومتر ابتدا باید نمونه ی خون را رقیق کرد، اما در برخی دیگر می توان از نمونه رقیق نشده استفاده کرد.
۳- اجزای تشکیل دهنده دستگاه رنگ سنج آزمایشگاهی :
* منبع نور
* دیافراگم قابل تنظیم
* فیلتر های رنگی
* دتکتور یا همان آشکار ساز به منظور اندازه گیری روشنایی منتقل شده
* کووت برای نگهداری محلول نمونه
* متر برای اینکه خروجی از دتکتور نشان داده شود.
همچنین colorimeter می تواند دارای بخش های دیگری مانند تنظیم کننده ی ولتاژ و یا دومین مسیر عبور نور نیز باشد.
۴- تفاوت دستگاه رنگ سنج با اسپکتروفتومتر :
این دو وسیله به دلیل شباهت هایی که به یکدیگر دارند اغلب توسط مردم اشتباه گرفته می شوند. آنالیزور رنگ و اسپکتروفتومتر به طور کامل و غالبأ از نظر قابلیت ها و کاربردهایشان با هم متفاوت هستند. اسپکتروفتومتر همان دستگاه طیف سنج است و قدرت و دقت خیلی بیشتری نسبت به رنگ سنج دارد و کاربرد آن نیز بیشتر است. هزینه ی تهیه ی طیف سنج ها نیز از آنالیزورهای رنگ بیشتر است با این حال به دلیل کاربرد گسترده و دقت بالا مقرون به صرفه تر هستند. رنگ سنج از اسپکتروفتومتر بسیار ساده تر می باشد. همچنین طیف سنج قابل تنظیم است و برخلاف رنگ سنج که فقط قادر به اندازه گیری میزان جذب نور توسط نمونه می باشد، هم میزان جذب و هم عبور نور از نمونه را اندازه کیری می کند. علاوه بر همه ی این موارد طیف سنج بازه ی طیف گیری وسیع تری هم دارد.
۵- نگهداری از دستگاه رنگ سنج :
دستگاه بعد از هربار استفاده باید به طور کامل تمیز شود و به منظور محافظت از گرد و غبار با پوششی پوشانده شود. در حین کار با این دستگاه نیز، اگر هر گونه مایعی روی دستگاه یا اطراف آن بریزد باید فورأ تمیز شود. محفظه قرارگیری کووت هم خالی نگه داشته شده و بعد از پایان کار، دستگاه خاموش شود. در صورت خراب شدن دستگاه فقط از مهندسین بیومدیکال مجرب مشاوره گرفته می شود.
هر ماه دستگاه با دستمال های مخصوص به خوبی تمیز می شود. هر شش ماه نیز از لحاظ ظاهری دستگاه به دقت بررسی شده تا از اتصال اجزای مختلف آن، عدم پارگی کابل ها و سیم ها، جای گیری درست کلید های عمل کننده، محکم بودن پیچ های آن و… اطمینان حاصل شود. هر ساله نیز دستگاه توسط مهندسین واجد شرایط بررسی شده و از لحاظ جای گیری درست، وجود فضای کافی در اطراف، عدم رطوبت زدگی آن و سایر فاکتور های مهم کنترل می شود.
۶- کاربرد و قیمت خرید و فروش :
این دستگاه کاربرد زیادی در صنایع کاغذ، چاپ، پلاستیک، جوهر، مبلمان، تزئینات، فلزات، کاشی، لاک و… دارد. همچنین در آزمایشگاه های شیمی، در آزمایش های شیمی بالینی کاربرد فراوانی دارد که از مهم ترین آن ها می توان به تعیین غلظت هموگلوبین خون اشاره کرد. این دستگاه ها توسط شرکت های تولید تجهیزات صنعتی و آزمایشگاهی در انواع گوناگونی وارد بازار می شوند و با توجه به کشورهای تولید کننده و برندهای آن دارای قیمت های متفاوت می باشد.
