เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)
เครื่องวัดความเข้มแสง (PHOTOMETERS) 1. อธิบายผังองค์ประกอบของเครื่องวัดความเข้มแสง แบบต่างๆ ได้ 2. อธิบายระบุองค์ประกอบสำคัญและหน้าที่ ขององค์ประกอบภายในเครื่องวัดกลุ่มที่ใช้ หลักการวัดความเข้มแสงได้ 3. อธิบายการตรวจสอบการทำงานเบื้อต้น ของเครื่อง spectrophotometer ได้ เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดความเข้มแสง (PHOTOMETERS) เครื่องวัดค่าดูดกลืนแสงของสารละลาย Spectrophotometer และ Photometer เครื่องวัดแสงที่สะท้อนจากผิววัตถุ Reflectance photometer เครื่องวัดค่าการดูดกลืนแสงของอะตอมอิสระ Atomic absorption spectrophotometer เครื่องวัดการเปล่งแสงของอะตอมอิสระ Atomic emission photometer เครื่องวัดการเรืองแสงของสารละลาย Fluorescent photometer, Illuminometer, Chemiluminescent photometer เครื่องวัดแสงกระเจิงจากโลเลกุลสาร Nephelometer / Turbidimeter เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Electromagnetic energy or wave Wavelength() Common Source of energy Over 25 cm Radio waves Electron-spin orientation 0.4 – 25 cm Microwaves (radar) Molecular rotation 25,000 – 4,000,000 nm Far Infrared Molecular vibration 25,000 – 25,000 nm True Infrared 800 – 2,500 nm Near Infrared 400 – 800 nm Visible light Valence electron transition 10 – 400 nm Ultraviolet (UV) 0.1 – 10 nm Soft X-rays and X-rays Inner-shell electron transition Less than 0.1 nm Gamma rays (isotopes) Nuclear transition เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

400-435 Violet Green-yellow 435-500 Blue Yellow 500-570 Green Red
Visible Spectrum Approximated Wavelength (nm) Color of absorbed light Color of solution Violet Green-yellow Blue Yellow Green Red Yellow Blue Orange Green-blue Red Green เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Incident Light [ Io ] Transmitted Light [ It ] Transmittance [T] = It I0 %Transmittance [%T] = It x 100 = 100T I0 Absorbance [A or O.D.] = log 1 = log I0 100 T It %T = log 1 – log T = - log T Absorbance [A or O.D.] = log 100 = log 100 – log %T %T A = 2 - log %T เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

b = ความกว้าง หรือ ระยะทางที่แสงผ่าน( cm ) C = ความเข้มข้นของสารละลาย หรือ ความเข้มข้นของตัวถูกละลาย ( g%) *ตัวทำละลายไม่ดูดกลืนคลื่นแสง b Incident Light [ I0 ] Transmitted Light [ It ] b C มากขึ้น, b คงที่ a A C b b b มากขึ้น, C คงที่ A b a A = a b C Beer and Lambert’s Law ===> เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

A = a b C Beer and Lambert’s Law ===> a = absorptivity coefficient (สัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง) ถ้า C มีหน่วยเป็น mole/L molar absorptivity ใช้สัญญลักษณ์เป็น e หน่วยของ molar absorptivity คือ L.mol-1.cm-1 เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดค่าดูดกลืนแสงของสารละลาย Spectrophotometer และ Photometer Entrance Slit Amplifier & Display device Grating 0.852 Energy Lamp Mirror Photodetector Monochromator Cuvette Exit Slit Interference filters Prism Grating เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Single beam spectrophotometer Double beam spectrophotometer Beam Splitter or Half-mirror Split beam spectrophotometer เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

VIS spectrophotometer UV spectrophotometer UV/VIS spectrophotometer ชนิดของหลอดให้พลังงาน(Energy lamp) Tungsten filament lamp : nm Hydrogen/Deuterium lamp : nm Tungsten-halogen lamp : Xenon arc lamp : เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

ชนิดของ monochromater Interference filters MgF2 Glass Glass Reinforced wave Wave not Reinforced เคลือบด้วย Silver เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

3rd-order spectrum Refraction Grating 2nd-order spectrum 1st-order spectrum Exit slit Reverse-order spectrum Entrance slit White Light Spectrum pattern (linear scale) 200 500 800 เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Corn type prism Littrow type prism Near Infrareds light (NIR) NIR
Near UV light Near UV Corn type prism Littrow type prism Glass prism spectrum pattern (log scale) 350 400 800 Quartz prism spectrum pattern (log scale) 200 250 300 800 Grating spectrum pattern (linear scale) 200 500 800 เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Band pass is that range of wavelengths that pass through the exit slit of the wavelength selecting device. Nominal band pass(width) and half-band pass(width) 100% peak height Radiant Energy Intensity 50% peak height half-band pass Band pass l1 l0 l2 Wavelength, nm เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

วัสดุที่ใช้ทำ cuvette Simple glass Special glass Plastic Quartz Flow-cell cuvette เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

ชนิดของ photodetector Photocell or Barrier layer cell or Photovoltaic cell Phototube Photomultiplier tube Photodiode Phototransistor Photodiode array เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Photocell or Barrier layer cell or Photovoltaic cell Glass window Silver lacquer Semiconductor ( selenium, cadmium ) Metal base(iron) -Selenium type ตอบสนองต่อแสงช่วง ทท, ไวต่อแสงช่วง nm -ผลิตกระแสงได้ mA -ไม่เหมาะกับ spectrophotometer ที่มี bandpass แคบๆ -ถ้าถูกแสงนานๆ จะผลิตกระแสงได้น้อยลง เรียกว่า fatigue เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Phototube Glass envelope Photo cathode Anode Base 90 volt - + จ่ายกระแสงไฟฟ้าจนเกิด dark current 90 volt Photosensitive material ที่ใช้ได้แก่ cesium-antimony nm cesium oxide nm multialkaline ( Sb / K / Na / Cs ) ผลิตกระแสได้น้อย ต้องมีภาคขยายสัญญาณไฟฟ้า, มีความไวกว่า photocell, ถูกแสงนานๆ เกิด fatigue ได้, อายุการใช้งานสั้นกว่า photocell เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Gas-filled phototube Photomultiplier tube : PMT เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

P N P N N Photodiode P N P N P N N P N P P N N Photodiode array Phototransistor เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

A = a b C กรณีที่การดูดกลืนแสงของสารไม่เป็นไปตาม Beer’s Law 1. Very elevated concentrations are measured. 2. Incident radiant energy is not monochromatic. 3. The solvent absorption is significant compared to the solute absorbance. 4. Radiant energy is transmitted by other mechanisms(stray light). 5. The sides of the cell are not parallel. 6. The absorbance of a fluorescent solution is measured. เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Absorbency Stray light 0% Stray light 1 % Stray light 5 % Linearity เมื่อมี 1% Stray light Linearity เมื่อมี 5% Stray light Concentration เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Wavelength calibration การปรับความถูกต้องของความยาวคลื่นแสง Entrance Slit Grating Amplifier & Display device 0.852 Energy Lamp Mirror 630 nm Photodetector Monochromator Cuvette เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Holmium oxide Potassium dichromate solution Peak(nm) 0.004 g/L in 0.5 N KOH Peak=> nm Cobalt chloride solution 4.4 g/L in 1% HCl Peak=> nm Oxyhemoglobin solution Red cell in 0.05% NH4OH Peak=> nm 576+4 nm Didymium filter : Peak => 585 nm เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Absorbance accuracy การตรวจสอบความถูกต้องของการดูดกลืนแสง Potassium dichromate solution 120 mg/L in 0.01 N H2SO4 257 nm => Abs. 357 nm => Abs. Copper sulfate solution 4 g% in 1%H2SO4 650 nm => Abs. Cobalt sulfate solution 510 nm => 0.48 Abs. 4 g% CoSO4.(HN4)2SO4.6H2O in 1%H2SO4 Neutral density filters เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Absorbance linearity การตรวจสอบความเป็นเส้นตรงของค่าการดูดกลืนแสง Copper sulfate solution in 1%H2SO4 0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 g% Potassium dichromate solution in 0.5 N KOH เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Stray light checking การตรวจสอบแสงรบกวน Stray light filter มีคุณสมบัติดูดกลืนคลื่นแสงได้หมด => 0 %T หรือ ตัวเลข Abs. กระพริบ NaI g/l nm NaNO g/l nm K2Cr2O g/l in 0.05 N KOH nm K2Cr2O g/l in 0.05 N KOH nm CuSO g/l nm * Stray light ไม่ควรเกิน 1%T เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดแสงที่สะท้อนจากผิววัตถุ Reflectance photometer วัดค่าความเข้มแสงที่สะท้อนจากผิววัตถุเปรียบเทียบกับค่าความเข้มแสงก่อนกระทบผิววัตถุ Sample surface Light Source Photo detector Readout device เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Reflection density (DR) = Log ( RO / Rtest ) RO = Intensity of light reflected by standard reflector Barium sulface-coated surface Rtest = Intensity of light reflected by test sample Transmittion density / Absorption / Opitical density A = log ( 1 / T ) or A = log ( Io / It ) เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Kubelka-Munk-Theory The theory works best for optically thick materials where >50% of light is reflected and <20% of light is transmitted. dX Backing Reflectance iT I0 iR IR x X Paper Reflectance R is the absolute reflectance of sampled layer k is the molar absorption coefficient of the sample surface s is the scattering coefficient of the sample surface เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Compounds ( A+ Cl- ) Combustion process heat สามารถดูดกลืน hv Ground state A+ vapor + e > Ao vapor hv High temperature heat A* vapor Oxide Excited state ( unstable ) Oxygen Vaporized atoms in the group state (Ao ) absorb light at very narrowly defined wavelengths. [ nm ] เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดค่าการดูดกลืนแสงของอะตอมอิสระ Atomic absorption spectrophotometer กระตุ้นโมเลกุลสารให้อยู่ในรูปอะตอมอิสระแล้ววัดค่าดูดกลืนแสงของอะตอมอิสระ หลอดให้พลังงานแสงของระบบการวัดเป็นหลอดที่ให้แสงความยาวคลื่นเดียว ซึ่งเรียกว่า Hollow cathode lamp Monochromator Line spectrum light Readout device Photomultiplier tube Hollow-cathode lamp Burner Chopper Sample solution Burner Nebulization= convert solution to a fine spray or aerosol Atomization = convert chemicals to atomic vapor เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Electrodes Discharge Lamp
Energy lamp for Atomic absorption spectrophotometer Specific metal salt Specific metal Electrical coil Inert gas Inert gas Volt Volt Hollow cathode lamp Electrodes Discharge Lamp (EDL) เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Flow spoiler retaining screw
Type of burner Total consumption burner Premix burner ( laminar-flow burner ) Burner head Flow spoiler retaining screw Burner head locking ring Oxidant Pressure relief vents Fuel gas Nebulizer adjusting knob Flow spoiler Nebulizer Nebulizer oxidant Sample capillary To waste เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Emission interference 80% Ao + heat > A* 20% hv Monochromator Line spectrum light Readout device Photomultiplier tube Hollow-cathode lamp Burner Chopper Sample solution ช่วยแก้ไขปัญหา emission interference เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Flame atomic absorption spectrophotometer Temperature up to 2,300o C Flameless atomic absorption spectrophotometer Hydride generated atomic absorption spectrophotometer Monochromator Line spectrum light Readout device Cell Photomultiplier tube Hollow-cathode lamp HgH2 Sample solution Chopper Hydride generator Carrier gas เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Sample solution apply to
Graphite furnace atomic absorption spectrophotometer Platform or tube made form carbon Sample solution apply to Monochromator Line spectrum light Readout device Photomultiplier tube Hollow-cathode lamp Chopper High Voltage apply ( temperature up to 2,700o C ) เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดการเปล่งแสงของอะตอมอิสระ Atomic emission photometer วัดความเข้มแสงที่เปล่งออกมาจากอะตอมอิสระที่ถูกเผาด้วยเปลวไฟ ใช้วัด Na / K / Ca Emission light Wavelength selector( filters) Readout device Photomultiplier tube Burner Sample solution เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Direct type and Internal standard type of flame photometer
filters Coincident device Readout device burner detectors Sample and standard are diluted with a constant concentration of internal standard Internal standard : lithium or cesium เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดการเรืองแสงของสารละลาย Fluorescent photometer Illuminometer or Chemiluminescent photometer Light Transmitted No loss of energy Absorbed Scattered Energy loss No change of energy Some energy loss and Reemitted light same wavelength before and after it interacts with the matter Fluorescence and Phosphorescence เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Fluorescent photometer or Fluorometer วัดความเข้มแสงที่เปล่งออกมาของสารละลายหลังจากถูกกระตุ้นด้วยคลื่นแสง First monochromator Excitation slit Sample in cuvette Emission slit Light source Second monochromator Detector Readout device เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Illuminometer or Chemiluminescent photometer วัดความเข้มของแสงที่เปล่งออกมากหลังจากเกิดปฏิกิริยาเคมี Sample in cuvette Emission slit monochromator Photo Detector Luminol (5-amino 2,3-dihydro-1,4-phthalazinedione) Readout device peroxidase hv nm Low intensity Oxidized Luminol Enhancer เช่น Luciferin ( 6-hydroxybenzothiazole ) จะทำให้ Intensity ของ emitted light มากขึ้น เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดแสงกระเจิงจากโลเลกุลสาร Nephelometer : วัดความเข้มแสงที่กระเจิงไปจากแนวระนาบเดียวกับคลื่นแสงที่กระต้นประมาณ องศา Turbidimeter : วัดความเข้มแสงที่กระเจิงในแนวระนาบเดียวกับคลื่นแสงที่กระต้น = 15-90 Light source Collimating len Slit Filter Sample Cuvette Stray light traps Detector Signal q Monochromator Particle diameters of Antigen-antibodies complex : ,500 nm ความยาวคลื่นที่ใช้วัด => nm เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Similar presentations

Presentation on theme: "เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

Feedback

Log in

Auth with social network:

เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)

Similar presentations

Presentation on theme: "เครื่องวัดความเข้มแสง (วิสุทธิ์ กังวานตระกูล)"— Presentation transcript:

Similar presentations

About project

Feedback