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IA –

CH

IMIC

A A

NA

LIT

ICA

STRUMENTAZIONE PER SPETTROFOTOMETRIA

• I componenti principali della strumentazione UV/Vis e IR sono simili, indipendentemente dalla radiazione che deve essere misurata.

• Ogni strumento comprenderà i seguenti componenti:

sorgente di luce cella per il campione selettore di lunghezza d’onda rivelatore

• La loro tipologia e disposizione potranno però variare a seconda della radiazione in esame e del metodo di misura utilizzato (assorbimento, emissione…).

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IA –

CH

IMIC

A A

NA

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ICA

MISURE DI ASSORBIMENTO

Schema a blocchi di un tipico spettrofotometro UV/ Vis

rispostaCampioneSorgenteSelettore

di Rivelatore

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IA –

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ICA

MATERIALE PER L’OTTICA

• Il materiale utilizzato deve permettere il passaggio della luce

• Il tipo di materiale è funzione della per la quale lo strumento

è stato progettato:

quarzo o silice fusa

vetro comune o quarzo

UV Visibile

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IA –

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ICA

CONTENITORI PER IL CAMPIONE (CUVETTE)

• Devono essere trasparenti a tutte le che si utilizzano • Devono essere di geometria definita

quelle più comunemente utilizzate per analisi quantitative hanno

un cammino ottico di 1 cm

Intervallo di trasparenza: Silice

150-3000 nm Vetro

375-2000 nm Plastica

380-800 nm

quarzo o silice fusa

vetro o plastica

UV Visibile

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CH

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ICA

CELLE PER IL CAMPIONE

Cuvette standarda) volume complessivo 0,2-1 ml b) volume complessivo 2-3 ml

a b

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IA –

CH

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NA

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ICA

SORGENTE

In generale una sorgente deve produrre luce in un ampio ambito

di ed avere una intensità di emissione il più possibile uniforme

Sorgente “ideale”

I

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ICA

SORGENTI PER IL VISIBILE

• Si utilizza una lampada al tungsteno (comune lampadina) o al tungsteno-alogeno

• Intervallo di utilizzazione: =350-2200 nm

• Utilizzabile per il visibile e il vicino infrarosso

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ICA

SORGENTI PER UV

Lampada al Deuterio D2

• D2 + energia elettrica D2* D2 + h

• Intervallo di utilizzazione: = 160-380 nm

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CH

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ICA

SELETTORE DI LUNGHEZZA D’ONDA

Questo componente è fondamentale se:

• Si è interessati ad una singola lunghezza d’onda

• Si devono esplorare in sequenza diverse lunghezze d’onda

(scansione), ad esempio per ottenere uno spettro di

assorbimento

Il ruolo di un selettore di lunghezze d’onda è quello di far sì

che solo una specifica arrivi al campione e/o al detector.

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IA –

CH

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A A

NA

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ICA

SELETTORE DI LUNGHEZZA D’ONDA

MONOCROMATORI

Mediante un monocromatore è possibile:

• Selezionare una qualsiasi lunghezza d’onda all’interno

dell’intervallo di utilizzazione del monocromatore

• Effettuare una scansione di lunghezze d’onda

• I monocromatori in uso attualmente sono:

Prismi Reticoli

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IA –

CH

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A A

NA

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ICA

SELETTORE DI LUNGHEZZA D’ONDA

Reticoli

• Sono attualmente i monocromatori più utilizzati nella moderna

strumentazione analitica

• Consistono di solito in una superfice riflettente contenente una

serie di incavi paralleli

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IA –

CH

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A A

NA

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ICA

Il funzionamento dei reticoli è basato sul fenomeno dell’interferenza:

i: angolo di incidenza della radiazione

r: angolo di riflessione della radiazione

d: distanza fra le linee

n: ordine di riflessione

: lunghezza d’onda

SELETTORE DI LUNGHEZZA D’ONDA

n = d(sin i + sin r)

d

r

i

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IA –

CH

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NA

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ICA

Un monocromatore a reticolo contiene comunque anche lenti

e fenditure, necessarie al suo corretto funzionamento.

SELETTORE DI LUNGHEZZA D’ONDA

reticolo

fenditura di uscita

fenditura di ingresso

sorgente

specchio

specchio

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CH

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ICA

RIVELATORI

• Ora è necessario rivelare la luce trasmessa dal campione

od emessa dal campione stesso

• Il rivelatore (detector) deve essere in grado di convertire la

luce in un segnale misurabile

• I rivelatori si basano su diversi principi fisici, in funzione

dellla lunghezza d’onda della radiazione incidente

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ICA

RIVELATORI

Fototubo

• Si basa sull’effetto fotoelettrico: un fotone

incide sul catodo rivestito di un materiale

fotosensibile, provocando l’emissione di

un elettrone

• Si ottiene una corrente proporzionale alla

intensità della radiazione incidente

• I fototubi sono soggetti ad un rumore di

fondo (dark current) causato da effetti

termici+

_

catodo

anodo

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ICA

STRUMENTAZIONE COMPLETA

Gli strumenti per spettrofotometria di assorbimento si

possono suddividere nelle seguenti categorie:

• Singolo raggio

• Doppio raggio

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ICA

SPETTROFOTOMETRO A SINGOLO RAGGIO

monocromatore

fenditura di ingresso

fenditura di uscita

cella porta campione

rivelatore

sorgente

elemento disperdente (prisma/reticolo)

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ICA

SPETTROFOTOMETRO A SINGOLO RAGGIO

• Questo strumento lavora ad una singola lunghezza d’onda

selezionata.

• E’ utilizzato normalmente per effettuare analisi che

prevedono misure ad una sola lunghezza d’onda e per

soluzioni con un solo analita.

• Non è adatto a misura da effettuarsi a differenti lunghezze

d’onda od alla costruzione di spettri di assorbimento, in

quanto non è possibile tenere conto delle variazioni della

emissione della sorgente, dell’assorbimento del solvente e

della cella e della risposta al detector al variare della

lunghezza d’onda.

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ICA

SPETTROFOTOMETRO A DOPPIO RAGGIO

• Uno spettrofotometro a doppio raggio misura

contemporaneamente l’assorbimento della radiazione

da parte del campione e del riferimento.

• Il rapporto fra queste due grandezze rappresenta

l’assorbimento dovuto all’analita, ed è indipendente

da tutte le altre variabili legate alla variazione della

lunghezza d’onda.

• Esistono due tipi di spettrofotometri a doppio raggio:

spettrofotometri a doppio raggio nel tempo

spettrofotometri a doppio raggio nello spazio

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ICA

SPETTROFOTOMETRO A DOPPIO RAGGIO NEL TEMPO

chopper

sorgente

monocromatore

fenditura diingresso

fendituradi uscita

campione

rivelatore

elementodisperdente

riferimento

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SPETTROFOTOMETRO A DOPPIO RAGGIO NELLO SPAZIO

specchio divisoredi fasciosorgente

monocromatore

fenditura diingresso

fendituradi uscita

campione

rivelatoreelementodisperdente riferimento

rivelatore