تمتص الذرة الطاقة في صورة حرارة أو ضوء أو كهرباء، فينتج عن ذلك انتقال للإلكترون من مدار إلى مدار ذو طاقة أعلى.
كل عنصر من عناصر الجدول الدوري يمتلك مجموعة مدارات فريدة تميزه عن أي عنصر أخر. وبمعنى أخر إن الالكترونات في أي عنصر تترتب في مدارات طاقة حول النواة بطريقة مميزة عن الكترونات أي عنصر أخر. ولان التركيب الداخلي للعناصر فريد ومميز فان الأطوال الموجية المنبعثة عن انتقالات الالكترونات بين مدارات الطاقة سوف تكون مميزة أيضا. ولذلك فان كل عنصر له بصمة خاصة به تعرف باسم الطيف الخاص به spectrum.
www.hazemsakeek.comطور العالمين William Wollaston و Joseph von Fraunhofer أول مطياف لمشاهدة الطيف الخاص بالعناصر. المطياف هو جهاز له القدرة على فصل الضوء حسب طوله الموجي. يدخل الضوء من فتحة ضيقة ويمر في عدسة لنحصل على أشعة ضوئية متوازية. تسقط هذه الأشعة على منشور يعمل على حرف الضوء عن مساره بزاوية تعتمد على الطول الموجي للضوء. لذا نحصل على حزم من الضوء كل حزمة لها لون محدد مثل ما يحدث في تحليل ضوء الشمس في يوم ممطر إلى ألوان الطيف المعروفة باسم rainbow. ولرصد الأطوال الموجية المختلفة التي تم تحليلها يتم استخدام عدسة أخرى تقوم بتجميع الضوء وتركيزه على فتحة المخرج لتسمح بلون واحد فقط من المرور عبرها وباستخدام تلسكوب مثبت على قاعدة قابلة للدوران يمكن رصد كل الأطوال الموجية عن طريق دوران التلسكوب بالنسبة للمنشور. وبرصد الزاوية التي خرج عندها طول موجي معين يمكن معرفة الطول الموجي للضوء عند تلك الزاوية وهناك أجهزة أخرى أكثر تعرف باسم المطياف البياني spectrogtaphs والذي يصور الطيف الناتج على فيلم.
مطياف بسيط يستخدم منشور لتشتيت الضوء والتلسكوب مثبت على قاعد تدور حول المنشور
جهاز مطياف بيانيspectrtograph متطور
في الجزء التالي من المقال سوف نركز على أنواع التحليل الطيفي باستخدام الليزر laser spectroscopy.
انواع التحليل الطيفي باستخدام الليزر
في التحليل الطيفي باستخدام الليزر (مطياف الليزر) يقوم المختص بتسليط ضوء الليزر على العينة، ويحصل على ضوء يمكن ان يحلل بواسطة المطياف الضوئي. وسوف نقوم فيما يلي بشرح بعض التقنيات المستخدمة في مطياف الليزر.
(1) أطياف رامان Raman spectroscopy هذه التسمية تعود إلى مكتشفها العالم الهندي C.V. Raman الذي قام بقياس التشتت الناتج عن ضوء أحادي اللون عندما يسقط على العينة. الضوء الأحادي اللون ناتج عن ليزر ايونات الارجون تم توجيهه بواسطة مرايا وعدسات ليسقط بشكل مركز على العينة. معظم أشعة الليزر ترتد عن العينة وتتشتت عند نفس الطول الموجي لضوء الليزر ولكن بعض أشعة الضوء تتشتت عند أطوال موجية مختلفة. وهذا بسبب تفاعل أشعة الليزر بالحركة الاهتزازية للجزئيات المكونة للعينة phonons. هذه الاهتزازات تجعل فوتونات الليزر تكتسب أو تفقد طاقة. الانزياح في الطاقة يعطي معلومات عن أنماط الاهتزازات في العينة.
Raman spectroscopy
(2) الوميض Fluorescence تسمية الوميض Fluorescence تعود إلى الإشعاع المرئي المنبعث من بعض المواد بسبب سقوط إشعاع ذو طول موجي قصير على المادة. في الوميض المستحث بواسطة الليزر laser induce fluorescence او LIF، يقوم الباحث بتسليط أشعة الليزر النيتروجين أو ليزر الصبغات العضوية على العينة. فيتم إثارة الكترونات العينة لمدارات ذات طاقة عالية. وبعد مرور فترة زمنية قصيرة في حدود بضعة نانوثانية تعود الالكترونات إلى مستويات الطاقة الأرضية. وتفقد هذه الالكترونات طاقة يشعها في صورة فوتونات عند أطوال موجية أطول من الطول الموجي لليزر. وذلك لان مستويات الطاقة للذرات والجزئيات مميزة فان الطيف الوميضي الناتج يكون منفصل ومحدد يمكن استخدامه في التعرف على العينة التي أنتجته.
الوميض المستحث بواسطة الليزر يستخدم بشكل كبير كأداة تحليلية في الكثير من التطبيقات. على سبيل المثال بعض الدول طبقت هذا النوع من التحليل للتأكد من سلامة الخضروات من المواد الملوثة بالمبيدات. يتكون نظام التحليل المعتمد على هذه التقنية من جهاز ليزر النيتروجين ومجس ومحلل طيفي، يقوم المحلل بتسليط ضوء الليزر على الخضروات المراد فحصها ومن ثم يقوم بدراسة الوميض الطيفي الناتج. وفي بعض الأحيان يكتشف وجود أثار للمواد الملوثة بالمبيدات.
www.hazemsakeek.com(3) الانتزاع بواسطة الليزر المصحوب بانبعاث طيفي من البلازما الناتجة Laser ablation inductively coupled plasma optical emission spectroscopy والذي يعرف بالاختصار LA-ICP-OES إن هذا الاسم الكبير والمعقد بحاجة إلى توضيح وشرح ولنبدأ بالمصطلح ICP والذي يعتبر أساس تقنية التحليل في هذه التقنية. الحرف P يعود إلى البلازما والتي هي عبارة عن غاز في حالة تأين أي يحتوي على ايونات موجبة والكترونات حرة. في الطبيعة البلازما تكون موجودة كحالة من حالات المادة في النجوم، حيث تتوفر درجات حرارة عالية وضغط مرتفع كافي لتأين الغاز. ولكن الفيزيائيين في المختبر يمكنهم توفير الظروف نفسها للوصول إلى حالة البلازما بواسطة معدات تعرف باسم شعلة البلازما plasma torch. الشعلة تتكون من ثلاثة أنابيب من السليكا متحدة المركز محاطة بملف معدني. عندما يمر التيار الكهربي خلال الملف يتولد مجال مغناطيسي يعمل على توليد تيار كهربي في الغاز (عادة ما يكون الارجون) يعمل على اثارة ذرات الارجون ويحوله الى بلازما. وتخرج البلازما من فوهة شعلة البلازما.
الآن يمكن استخدام هذا الجهاز في تحليل العينة. وفي الجهاز الذي يستخدم الليزر ICP-OES، يستخدم ليزر Nd:YAG لتبخير أو انتزاع أو قطع ablate جسيمات دقيقة من سطح العينة. وبعد ذلك تمرر الجسيمات المنتزعة في شعلة البلازما لتتحول إلى الحالة المثارة ثم تبعث ضوء. يمكن تحليله للتعرف على طبيعة هذه الجسيمات العناصر المكونة لها.
ببضع خطوات أو تسجيل الدخول للمتابعة.
الثلاثاء أبريل 20, 2010 2:36 am
رسائل جديد الورد sms
