مقاله شماره 1

اسپکترو فتو متر نشری فلزات یا متال آنالیزر یا کوانتومتر چیست؟

اسپکترو فتو متر نشری فلزات یا متال آنالیزر یا کوانتومتر ، يک دستگاه طيف سنج نوري بر اساس نشر طيف الکترومغناطيس  از عناصر فلز مي باشد .

در اسپکتروسکوپ هاي نشري اتم هاي برانگيخته شده ، در برگشت به سطح انرژي نرمال ، با نشر انرژي به صورت فوتون ، باعث ايجاد طيف يا اسپکتروم مي شود .

 یه طور کلی دسته بندي اسپكترومترها براساس منبع  تحریک به شرح ذیل است:

اسپكترومترهاي مبتني بر منبع تحريک شعله اي.

اسپكترومترهاي مبتني بر منبع تحريک پلاسما.

اسپكترومترهاي مبتني بر منبع تحريک قوس و جرقه.

دستگاه کوانتومتر یا متال آنالایزر براساس تحریک اتمی از طریق جرقه یا تخلیه الکتریکی کارمی کند .

خصوصیات کلی  تحریک و تابش الکترومغناطیسی:

اسپکتروسکوپی (Spectroscopy) علمی است که برهمکنش تابش الکترومغناطیسی را (Electromagnetic radiation) با ماده را مورد مطالعه قرار می دهد.در این گونه برهم کنش ها تابش الکترومغناطیسی را می توان به عنوان مجموعه ای از بسته های انرژی مجزا به نام فوتون (Photon) در نظر گرفت. همچنین تابش الکترومغناطیسی علاوه بر خاصیت ذره ای دارای خاصیت موجی نیز هست. این خصوصیت دوگانه تابش الکترومغناطیسی به عنوان ذره و موج، نه تنها متناقض یکدیگر نبوده بلکه مکمل یکدیگر نیز هستند. بر اساس تئوری موجی، تابش الکترومغناطیسی از دو مؤلفه میدان‌ الکتریکی و میدان مغناطیسی ساخته شده‌است. این میدان‌ها در حال انتشار موج در محیط، بر یکدیگر و همچنین بر جهت پیشروی موج عمود هستند .

آنالیز فلزات تابش الکترومغناطیسی

شکل میدان های الکتریکی و مغناطیسی تابش الکترومغناطیسی

میدان‌ الکتریکی تابش الکترومغناطیسی باعث به وجود آمدن پدیده هایی مانند عبور(Transmission) ،انعکاس (Reflection)، انکسار یا شکست (Refraction) و جذب (Absorption) در هنگام برهمکنش با ماده می شود. میدان‌ مغناطیسی تابش الکترومغناطیسی نیز در فرآیند جذب امواج مربوط به فرکانس های رادیویی در رزونانس مغناطیسی هسته ای (Nuclear Magnetic Resonance) مؤثر است. بنابراین در اینجا تنها میدان الکتریکی تابش الکترومغناطیسی به علت مؤثر بودن در پدیده های فوق مورد بررسی قرار می گیرد. عنوان : آشنایی با طیف بینی uv-visتوضیحات : به طور کلی به مطالعه ی برهمکنش تابش الکترومغناطیس با ماده، اسپکتروسکوپی (طیف بینی) گفته می شود. در اسپکتروسکوپی مرئی – فرابنفش، اشعه ای در محدوده ی مرئی – فرابنفش به نمونه تابیده می شود و نوری که توسط نمونه بازتابیده، عبور داده شده، پراکنده شده یا نشر شده ، با کمک شدت و طیف آن مورد بررسی قرار می گیرد.
دامنه (Amplitude, A) موج، طول بردار میدان الکتریکی تا نقطه بیشینه (Maximun) موج است. زمان لازم در واحد ثانیه برای عبور دو بیشینه یا دو کمینه متوالی از یک نقطه ثابت در فضا، دوره (Period, p) نامیده می شود. در حقیقت p ، زمان لازم برای یک نوسان کامل موج است. طول موج (Wavelength – λ) مسافت بین دو قله یا دو دره متوالی (دو بیشینه یا دو کمینه متوالی) است که واحد آن معمولاً واحد های مشتق شده از متر است. بسامد ( فرکانس Frequency ) تعداد نوساناتی است که میدان مغناطیسی در واحد زمانی ثانیه انجام می‌دهد و با هرتز (Hz) اندازه گیری می‌شود. فرکانس برابر با معکوس pاست. عدد موجی (Wavenumber,σ،) یک راه دیگر برای توصیف تابش الکترومغناطیسی است. عدد موجی عکس طول موج است و واحد آن cm-1 است. عدد موجی یک معیار مناسب است چرا که با فرکانس و همچنین انرژی پرتو تابش نسبت مستقیم دارد. توان (Power, P) تابش، انرژی باریکه ای از موج است که در هر ثانیه به سطح معینی می رسد. شدت (Intensity, I)، توان در واحد زاویه فضایی است. این کمیت ها با مجذور دامنه (A) مرتبط اند. می توان انرژی یک فوتون را به طول موج و فرکانسش ربط داد .

http://tssahand.com/images/Site_Data_Image/Article/metal%20analyser/112.jpg


که در آن E انرژی با واحد ژول (J) ، و ν فرکانس (Hz, s-1) ، و h ثابت پلانک ( 34-10 × 6.63 ژول ثانیه)، وc سرعت نور ( 108×3.00 متر بر ثانیه، در خلأ ) و λ طول موج (m) تابش الکترومغناطیسی است. فرمول (1 و 3) نشان می دهد که انرژی یک فوتون متناسب با فرکانس و عکس طول موج آن است. نکته ی دیگر اینکه فرکانس یک پرتو، تنها وابسته به منبع تابش آن است و بدون تغییر باقی می ماند. در مقایسه، سرعت تابش بستگی به محیطی دارد که پرتو از آن عبور می کند. پس با توجه به معادله (2)، می توان نتیجه گرفت که طول موج تابش هم بستگی به خصوصیات محیطی دارد که از آن عبور می کند. زیرنویس i در معادله (2) این موضوع را نشان می دهد. شکل  تغییرات در طول موج هنگام عبور تابش از هوا به شیشه و برعکس را نشان می دهد. سرعت انتشار تابش الکترومغناطیسی با ورود به محیط های مادی نسبت به خلأ کاهش می یابد. این پدیده به علت برهم کنش میدان الکترومغناطیسی تابش با الکترون های پیوندی موجود در ماده رخ می دهد.

http://tssahand.com/images/Site_Data_Image/Article/metal%20analyser/113.jpg

شکل  تغییر در طول موج هنگام عبور از محیط های مختلف

کوانتومتر امواج الکترومغناطیس

شکل طیف الکترومغناطیسی

از آنجایی که فرکانس پرتو تابش شده ثابت و از خصوصیات منبع است، طول موج و در نتیجه سرعت پرتو در هنگام خروج از خلأ و ورود به یک محیط مادی کاهش می یابد. شکل  نشان می دهد که طول موج و سرعت پرتو هنگام عبور از هوا به شیشه 30% کاهش می یابد .به مطالعات کمی و کیفی انجام شده در اثر برهم کنش های ماده با تابش الکترومغناطیسی، آنالیز های اسپکتروشیمیایی گفته می شود. به طور کلی این آنالیز ها با محدوده وسیعی از فرکانس سروکار دارند. این محدوده، امواج رادیویی تا پرتو های گاما را در بر می گیرد. می توان امواج الکترومغناطیسی را بر حسب فرکانسشان به نام‌های گوناگونی خواند: امواج رادیویی(Radiowaves) ، ریزموج(Microwave) ، فروسرخ (مادون قرمز، زیر قرمزInfrared, IR )، نور مرئی(Visible,Vis) ، فرابنفش(Ultraviolet, UV) ، پرتو ایکس(X-ray) و پرتو گاما(γ-ray) . این نام‌ها به ترتیب افزایش فرکانس(کاهش طول موج) مرتب شده‌اند . همانطور که مشخص است کسری از طیف الکترومغناطیسی که به چشم انسان قابل رؤیت است (نور مرئی)، تنها ناحیه کوچکی از کل بازه را شامل می شود 
همچنین به خاطر داشته باشید با وجود اینکه چشم انسان تنها قادر به رؤیت پرتو های ناحیه مرئی است ، روش های اسپکتروسکوپی در نواحی طیفی IR, Vis, UV اغلب روش های نوری (Optical Methods ) نامیده می شوند. این امر به علت وجود جنبه های مشابه دستگاهوری (Instrumentation) و شباهت برهم کنش های تابش الکترومغناطیسی با ماده در این نواحی می باشد.

– مروری برحالت های برانگیخته اتم و  الکترون:


الکترون مثل هر ذره بارداری که حول یک محور می چرخد، به دور خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. براین اساس یک اسپین ظاهری برای الکترون تعریف می شود که صرفا یک مفهوم کوانتوم مکانیکی بوده و می تواند یکی از دو مقدار ½+ و یا ½- باشد. براساس اصل طرد پاولی (Pauli Exclusion principle) در شیمی، دو الکترون تنها هنگامی می توانند در یک اوربیتال قرار گیرند که اسپین مخالف با یکدیگر داشته باشند. حالت های برانگیخته الکترونی  به دو دسته یکتایی (Singlet) و سه تایی (Triplet) تقسیم بندی می شوند. شکل- الف حالت یکتایی پایه و شکل -ب حالت یکتایی برانگیخته را نشان می دهد. در حالت های یکتایی اسپین الکترون ها (Electron Spin) جفت شده است (هر دو الکترون اسپین مخالف یکدیگر دارند) به طوریکه در مورد حالت یکتایی برانگیخته، جفت بودن اسپین الکترون برانگیخته با اسپین الکترون در حالت پایه حفظ می شود. در این حالت ها اسپین کل با توجه به مخالف بودن جهت اسپین الکترون ها، صفر است. شکل- ج حالت برانگیخته سه تایی را نشان می دهد. در این حالت اسپین الکترون برانگیخته هم جهت با اسپین الکترون پایه می باشد و به دلیل خنثی نشدن اسپین ها، اسپین کل صفر نخواهد بود.

http://tssahand.com/images/Site_Data_Image/Article/metal%20analyser/115.jpg

شکل – انواع حالت های الکترونی; الف) حالت یکتایی پایه، ب) حالت یکتایی برانگیخته، ج) حالت برانگیخته سه تایی

مروری بر طیف نشری یا فوتولومینسانس:

فلورسانس (Fluorescence) یکی از انواع فوتولومینسانس است که در آن اتم ها یا ملکول ها امواج الکترومغناطیس (یا همان انرژی فوتون ها) را جذب کرده، برانگیخته می شوند و در بازگشت به حالت پایه نیز، انرژی اضافی خود را در قالب فوتون از دست می دهند. فلورسانس اتمی شامل نشر نور از توده ای بخاری شکل شامل ماده به صورت اتمی است که به وسیله جذب فوتون تحریک شده است. طول موج نور نشر شده از ویژگی های مشخصه اتم مورد نظر است. در مورد فلورسانس، مدت زمانی که گونه در حالت برانگیخته است بسیار کوتاه است و نشر نور بلافاصله بعد از برانگیختگی اتفاق می افتد. در صورتی که مدت زمان نشر نور بعد از برانگیختگی طولانی تر شود به این نوع لومینسانس، فسفرسانس (Phosphourescence) گفته می شود. در فسفرسانس نشر نور بین دو تراز با چندگانگی اسپین متفاوت مثلا از حالت سه تایی به یکتایی (T1→S0) اتفاق می افتد. با توجه به اینکه تغییر اسپین مستلزم صرف زمان است، بنابراین فسفرسانس طول عمر بیشتری دارد.


انواع طیف نشری یا فلوروسانس

فلورسانس به دو دسته اتمی و ملکولی تقسیم می شود. در فلورسانس اتمی، نشر نور از اتم های برانگیخته و در فلورسانس ملکولی از ملکول های برانگیخته صورت می گیرد. فلورسانس اتمی به پنج دسته تقسیم بندی می شود: فلورسانس رزونانسی (Resonance Fluorescence)، فلورسانس خطی مستقیم (Direct-line Fluorescence)، فلورسانس خطی گام به گام (Stepwise-line Fluorescence)، فلورسانس حساس شده (Sensitized Fluorescence) و فلورسانس با فوتون های چندگانه (Multiphoton Fluorescence).
در فلورسانس رزونانسی، الکترون پس از نشر نور، به همان تراز اولیه ای باز می گردد که در ابتدا از آن برانگیخته شده است. از آنجا که در این حالت سطوح پایه و برانگیخته هنگام جذب و نشر فوتون یکسان است، طول موج فوتون های جذب و نشر شده با یکدیگر برابر است. این فرایند ساده ترین نوع فلورسانس است که در آن هیچ گونه انتقال انرژی درونی (هدر رفت انرژی از طریق گرمایی و یا طرق دیگر) اتفاق نمی افتد. در انواع دیگر فلورسانس اتمی، قبل از بازگشت الکترون از حالت برانگیخته به حالت پایه، درون اتم انتقالات انرژی صورت می گیرد. در فلورسانس خطی تدریجی، سطح برانگیخته درگیر در فرایند تحریک (انتقال الکترون به تراز انرژی بالاتر) و نشر (بازگشت الکترون به حالات پایه) متفاوت است . این به آن معنی است که در یک مرحله غیرتابشی، الکترون تهییج شده با اتلاف گرمایی مقداری از انرژی خود به ترازهای پایین تر منتقل شده و از آنجا انتقال تابشی خود را به حالت پایه انجام می دهند. در صورتی که در فلورسانس خطی مستقیم، سطح برانگیخته درگیر در تحریک و نشر، یکسان است . می توان گفت که الکترون، بدون گذشتن از مراحل اتلاف گرمایی (غیر تابشی)، مستقیما انتقالات تابشی خود را انجام می دهد، اما از آنجا که انتقالات از نوع غیر رزونانسی است، بازگشت به تراز پایه اولیه صورت نمی گیرد. 
فلورسانس با فوتون های چند گانه  نتیجه برانگیختگی توسط دو یا چند فوتون با طول موج بلند و بازگشت به حالت پایه با نشر یک فوتون با طول موج کوتاهتر است. فلورسانس حساس شده زمانی رخ می دهد که یک گونه با جذب یک فوتون برانگیخته شده و انرژی خود را به ملکول دیگری (ملکول پذیرنده) منتقل می کند و در نهایت ملکول پذیرنده با نشر فوتون به حالت پایه باز می گردد .

اسپکتروفتومتری

شکل- الف) فلورسانس رزونانسی، ب) فلورسانس خطی تدریجی، ج) فلورسانس خطی مستقیم، د) فلورسانس با فوتون های چندگانه و ه) فلورسانس حساس شده (D: ملکول دهنده یا (Donor molecule) و *D: ملکول دهنده در حالت برانگیخته، A: مولکول پذیرنده یا (Acceptor molecule) و *A: مولکول پذیرنده در حالت برانگیخته، hνE: انرژی جذب، hνF: انرژی فلورسانس.

اجزاي کلي دستگاه کوانتومتر یامتال آنالایزر :

1- منبع تحريك كننده ( در اينجا همان جرقه یا تخلیه الکتریکی )و سیستم تمیز کننده محیط محفظه جرقه ( گاز آرگون )

2-  سيستم نوري یا اپتیکی و سيستم آشکار ساز

3- سیستم تجزیه و تحلیل داده ها و سیگنال های الکتریکی حاصل از آشکارساز

منبع تحريک کننده: 

جرقه (Spark)حاصل از تخلیه الکتريکي با جريان متناوب مي باشد که در هنگام کار با انفجار هاي کوچک و ممتد همراه است ( با فرکانس 10تا 1000  HZ    و ولتاژ تا 1000 ولت ). اين انرژي داخل خازن ها جمع مي شود و خازن ها باردار مي شوند و بعد از عمل کردن دستگاه در خازن ها تخليه صورت مي گيرد . در تحريک به وسيله جرقه , تخليه الکتريکي بين الکترود و نمونه صورت مي گيرد . جنس الکترود از تنگستن مي باشد . در اثر اين جرقه مواد نمونه بخار شده و الکترون اتم ها در دماهاي بالا تحريک مي شود .از مشخصات دستگاه کوانتومتر انحصاری بودن برای قطعات فلزی میباشد. در این تکنیک تخلیه الکتریکی بین دو الکترود که یکی از جنسه نمونه مجهول SE (sample electrode) ودیگری الکترودغیر مصرفی انجام می شود . معمولا الکترود های غیر مصرفی از جنس تنگستن انتخاب می شوند. تحریک جرقه ای تحت شرایط ولتاژ بسیار بالا, یک نقطه را در مدت 30 ثانیه تبخیر و برانگیخته می کند در نتیجه تمام عناصر همزمان طیف تولید می کنند و امکان آنالیز دقیق وجود دارد.
و تحریک کمانی (Arc)  تحت شرایط ولتاژ پایین تر و زمان کوتاه درحدود 3 ثانیه انجام می شود و درنتیجه دقت پایین تر بوده وغالبا” برای آنالیز های کیفی و سریع بکار می رود

سیستم تمیز کننده محیط محفظه جرقه برای بدست آوردن یک آنالیز صحیح و حذف فوتون های ناشی از هوای اطراف و هوای محفظه جرقه و با استفاده از گاز بی اثر آرگن 99.999% و خشک شده(گاز در دستگاهی قبل از ورود تمیز و خشک می شود) انجام می پذیرد .

سیستم اپتیک:

سیستم اپتیک شامل یک سیستم تک رنگ کننده و یک عامل آشکارساز است. تک رنگ کننده عمل جدا کردن خطوط متعدد موجود در طیف نشری نمونه را انجام می دهد که شامل یک سیستم شکاف و یک عامل تجزیه کننده نور است شکاف نورهای هرز را حذف کرده و تجزیه کننده نور ، تابش را مطابق با طول موج تجزیه می کند. تجزیه کننده نور در دو نوع منشور ( PRISM ) وشبکه (GRATING) می باشد.
تجزیه کننده منشوری:
منشور باعث انحراف زاویه نور با توجه به ضریب شکست نور ورودی و خروجی می شود ضریب شکست نسبت به طول موجهای مختلف تغییر می کند بنابراین طول موجهای مختلف می توانند از یکدیگر جدا شوند.
تجزیه کننده شبکه ای    :  
شبکه عبارتست از یک سطح صاف که یک دسته خطوط موازی مستقیم بر روی آن بریده شده است هرچه تعداد خطوط بریده شده به ازای یک اینچ شبکه بیشتر باشد توان تجزیه آن بیشتر است. تجزیه نور بوسیله شبکه از قوانین پراش نور تبعیت می کند:
=d(Sin i + Sin Θ)λ
که λ طول موج تابش ، d فاصله بین دو شیار شبکه ، i زاویه فرودی باریکه نور و Θ زاویه تجزیه شدن نور در طول موج خاص است به عبارت دیگر زاویه Θ طول موجهای مختلف نور ، متفاوت است.

محفظه سیستم اپتیکی به منظور جلوگیری از جذب فوتون ها و ایجاد نویزهای فوتونی حاصل از برخورد طیف ها به اتم ها و مولکولهای هوای محفظه می بایست با پمپ خلا تخلیه شود ویا بااستفاده از گاز بی اثر یا نیتروژن خالص محافظت شود.

آشکار ساز( DETECTOR )

آشکارسازها برای اندازه گیری شدت تابش مورد استفاده قرار می گیرند و این عمل با تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی انجام می گیرد. آشکارسازها معمولا در دو نوع فتومالتی پلایر Photo Multiplier Tube (PMT) و نیمه هادی های با محدوده طیف نوری بنام        (CCD) Charge Coupled Device   بکار گرفته می شوند
فتومالتی پلایرها به نحوی چیده می شوند که هر کدام از آنها یک طول موج مشخص را دریافت می کند .

در اثر برخورد یک فوتون به کاتد یک الکترون از کاتد ساطع شده و به اولین صفحه Dynode برخورد کرده و 2 الکترون جدید در اثر این برخورد از داینود ساطع شده و در نهایت پس از برخورد الکترون ها به صفحات مقابل هم Dynode تعدادشان تا 9 برابر افزایش پیدا می کنند.
CCDیک چیپ نیمه هادی میباشد.دارای منطقه حساس به نور بوده که خطی هم در میان آن وجود دارد . این منطقه از نقاط حساس به نور تشکیل شده که هر کدام از این نقاط یک Pixel نام دارد.هر Pixel مثل یک Dynode عمل کرده و یک ولتاژ کوچک وابسته به شدت نور تولید می کند.
CCDها تعداد Pixel های متفاوتی دارند که می تواند تا 10000 پیکسل برسد.
مهمترین عامل برای کارکرد صحیح یک سیستم اپتیکی Resolution (قابیلت جداسازی نورها از یکدیگر ( و محدوده طول موج پوشش داده شده میباشد و ارتباطی به نوع آشکار ساز CCD یا PMT ندارد.
خواص آشکار ساز CCD
 در دستگاه هایی که از آشکار ساز  CCD استفاده می کنند همه لاین های نوری در یک طیف طول موج می تواند استفاده شود و می توان بهترین لاین نوری تولید شده برای هر عنصر را استفاده کرد .
برای اندازه گیری یک عنصر تعداد زیادی لاین می تواند استفاده شود. در دتکتور های  CCD  کل رنج کالیبراسیون کاملا پوشش داده می شود و می تواند بیشتر از یک لاین در یک رنج معین برای هر عنصر استفاده شود و در نهایت میانگین لاینهای مختلف نشان داده شده در نتیجه تکرارپذیری بهتری ایجاد می کند.
بر اساس درخواست مشتری می توان به نرم افزار دستگاه اسپکترومتر لاین یا عنصر جدید به دستگاه اسپکترومتر اضافه کردکه این می تواند همزمان با تولید اسپکترومتر بوده یا پس از تولید در محل کارخانه خریدار اضافه شود.
یک پایه کامل می تواند در محل سایت یا کارخانه خریدار به دستگاه اسپکترومتر اضافه شود.
قیمت هر لاین جداگانه محاسبه نمی شود.جدول کالیبراسیون با بیشترین تعداد عناصرقابل اندازه گیری عرضه می شودو برای اندازه گیری عناصر Trace و یا عناصر exotic جداگانه هزینه را بالا نمی برد.
امکان واقعی multibase بودن را دارد . دستگاه های دارای PMT را Multibase پیشنهاد می دهنداما ناگزیر هستند برای اندازه گیری برخی عناصر لاینهای ناکارآمدی را برای اندازه گیری استفاده کنند و یا لاین های تعدادی از عناصر مهم را از دست بدهند.
 CCd ها پروفایل اتوماتیک دارند و این بدین معنی است که در وقت صرفه جویی شده و Source بدون خطا عمل می کند.
هزینه تمام شده کمی دارد و ارزان است.
با تغییرات دما سازگار است .
دارای سایز کوچک و وزن کم برای اندازه گیری همه عناصر و لاینها می باشد.
ولتاژ بالا نیاز ندارد و قادر است با باتری کار کند

فواید PMT

حساس در برابر نور UV  میباشد. همچنین طول موجهای زیر nm 170 را بدون هیچ مشکلی اندازه گیری می کند. چیپ های CCD برای اندازه گیری طول موجهای UV نیاز به پوشش های خاص دارند.
رنج داینامیک افزایش الکترون 10 به توان 6 است در حالی که در CCD 10 به توان 4 است.نسبت سیگنال به نویز در ccd به نسبت PMT خوب نیست و می بایست  توسط الگوریتمهای ریاضی این مشکل حل شود.

PMT &CCD

CCD ب راه حل مناسبی برای کوانتومتر های پرتابل می باشد و PMT  تنها برای سازندگان اولیه موادکاربرد داردکه اندازه گیری O, N برایشان مهم است.
معایب CCD  نظیر حساسیت کم به نور UV  و رنج داینامیک تحریک الکترون توسط پوشش دهی خاص به CCD و الگوریتهای ریاضی قابل حل می باشد.
فواید  CCD نظیز پوشش کامل طیف ها، قیمت پایین و ولتاژ پایین بسیار بیشتر از معایب آن می باشد.

CCD  ها در زمینه های مختلف مثل دوربین عکاسی ، دستگاه فکس ، اسکنر ، دستگاه کپی استفاده و میشود .بازار CCD بسیار بزرگ است و کارخانه هایی مثل Sony, Kodak, HP, Canon, Zeiss تولید کنندگان بزرگ  آن محسوب می شوند.

محصولات CCD هر روز در حال پیشرفته تر شدن می باشند و کیفیت آنها در سال های اخیر بسیار بالا رفته است و CCDتکنولوژی آینده است اما در حال حاضر PMT ها در دستگاه کوانتومتری  از کیفیت بهتری برخوردار هستند.


-پردازش داده (Signal Processing)


جریان فوتوآندی حاصل از فوتولوله تکثیر کننده ابتدا به ولتاژ تبدیل می شود. ولتاژ حاصل توسط تقویت کننده های عملیاتی(Operational Amplifier) تقویت شده و سیگنال خروجی توسط یک ولت متر دیجیتالی به نمایش در می آید. به منظور کاهش سوق (Drift) و نوفه دستگاه، می بایست از قطعات الکترونیکی آنالوگ با کیفیت بالا استفاده کرد. برای افزایش نسبت سیگنال به نوفه، مدت زمان جمع آوری داده (Integration Time) در گستره ی 0.1 تا 10 ثانیه انتخاب می شود. سرد کردن فوتولوله تکثیرکننده منجر به کاهش جریان تاریکی و نوفه شده و در نتیجه نسبت سیگنال به نوفه افزایش می یابد. در برخی از اسپکتروفلورومترها، منبع برانگیختگی به وسیله ی برشگر مکانیکی (Mechanical Chopper) مدوله شده و سیگنال حاصل پردازش می شود. به این ترتیب می توان بین سیگنال تاریکی، جریان تاریکی f-1و نوفه تقویت کننده تمایز قایل شد. همانند اسپکتروفوتومترها، کابرد میکروکامپیوترها در دستگاه های لومینسانس توانایی این دستگاه ها را به طرز چشمگیری بهبود می دهد. کنترل پارامترهایی مثل سرعت اسکن طول موج، گستره ی اسکن طول موج، پهنای شکاف و زمان جمع آوری داده توسط صفحه کلید فراهم شده است. داده های حاصل از اندازه گیری بعد از ذخیره در کامپیوتر، توسط گزینه هایی که در نرم افزار آنالیز دستگاه وجود دارد مورد پردازش بیشتر قرار می گیرد. به عنوان مثال امکان انجام عملیاتی مثل کم کردن سیگنال شاهد، محاسبه و یا نمایش طیف مشتق، فیت کردن داده های کالیبراسیون و محاسبه غلظت آنالیت، محاسبه اطلاعات آماری، و هموار کردن طیف ها (Smoothing). همینطور نرم افزارهای خاصی در دسترس اند که قابلیت کاربردهای خاصی را فراهم می کنند مثل مطالعات سینتیکی، آشکارسازی در کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و آنالیز مخلوط ها.

آماده سازي نمونه ها:


به طور کلي نمونه ها بايد کاملا صاف و مسطح باشند که با سنگ زدن ساده کاملا آماده مي شوند البته در صورت نیاز به آنالیز دقیق بایستی از سنباده قرمز شماره 50 استفاده کرد تا سنباده در آنالیز تاثیر نداشته باشد و شیاره آماده تری برای جرقه زنی داشته باشیم.


کاربرد ها:

*آناليز فولاد ها از قبيل فولاد هاي آلياژي ، ضد سايش منگنز بالا ، ساده کربني و …

*آناليز انواع چدن ها از قبيل چدن هاي خاکستري ، داکتيل و…

*آناليز آلومينيوم محلول و غير محلول در فولاد ها 

*کاربر در صنعت مس ( اندازه گيري سرب در برنج هاي سرب دار)

*شناسايي هيدروژن و اکسيژن و نيتروژن موجود در تيتانيم

*آناليز آلياژ هاي مختلف آلومينيوم از جمله Al-Li 

البته تمامی دستگاه ها نمی توانند کلیه آلیاژها را آنالیز نمایند و هر دستگاه متناسب با نیاز، کانالهای مخصوص خود را دارد که توسط سازنده نصب می شود.

ویژگیهای کوانتومتری: 

استفاده از منبع تحريک کننده جرقه در مقايسه با روش هاي شعله اي تداخل بين عنصري کمتري دارد.

عمليات آناليز در اين دستگاه ها با سرعت بالا در حد چند ثانيه انجام مي شود و کارکردن با اين دستگاه ها آسان است .

آماده سازي نمونه براي انجام آزمايش به آساني انجام مي گيرد.

با استفاده از منبع جرقه امکان تعيين غلظت هاي پايين عناصري که ترکيبات ديرگداز مي سازند مانند بور، فسفر ، تنگستن و… را فراهم مي آورد .

لازم به ذکر است آلیاژ هایی مانند چدن و کامپوزیتها که دارای فازهای پراکنده هستند قابل آنالیز با کوانتومتر نیستند و در صورت نیاز به آنالیز چدن بایستی از مذاب آن پولکی (قطعه ای به شکل استوانه به قطر 40 و ضخامت 5میلیمتر) تهیه نمود تا در نمونه گرافیت بصورت آزاد نماند و در آنالیز مشکل ایجاد نکند.