مطيافية الانعكاس المنتشر (DRS)
مقدمة:
مطيافية الانعكاس المنتشر (DRS) هي طريقة طيفية UV-Vis للعينات الصلبة والأسطح والمساحيق دون الحاجة إلى تفكيك أو تشتت هذه المواد في السوائل. نظرًا لأن جودة وشدة الإشعاع المنعكس من الأسطح تعتمد على الخصائص الفيزيائية والكيميائية ولون سطح العينة، فإن هذه الطريقة هي واحدة من أكثر الطرق استخدامًا لدراسة عينات المعادن وأكاسيد المعادن. نظرًا لغياب السوائل كمذيبات أو مشتتات، فإن هذه الطريقة هي خيار أكثر ملاءمة لدراسة الخصائص البصرية للمعادن والشبه موصلات مثل حساب فجوة الطاقة. إذا كانت عينتك سائلة أو تفضل تفككها أو تشتتها في مذيب، اختر التحليل UV-Vis بين التحاليل طولية الموجات.
فائدة التحليل
تحليل DRS هو تقنية طيفية تستخدم في مجال UV-VIS لتحليل العينات الصلبة، والأسطح، والمساحيق دون الحاجة إلى إذابة أو توزيع المواد في سوائل. تعتمد جودة وشدة الأشعة المنعكسة عن الأسطح على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعينة ولون الأسطح، مما يجعل هذه الطريقة واحدة من أكثر الأساليب شيوعًا لدراسة العينات المعدنية وأكسيد المعادن.
تُعتبر طريقة DRS مفضلة في حساب فجوة الطاقة (bandgap) في السيراميك، حيث تُظهر تفوقًا على طرق التحليل الطيفي التقليدية المستخدمة في المحاليل. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب هذه الطريقة كميات صغيرة جدًا من العينة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب كفاءة في استخدام المواد. كما أن هذه التقنية تُعتبر غير تدميرية، مما يسمح بتحليل العينات دون تغيير خصائصها.
في مركز فوتون، يتم تنفيذ تحليل DRS لجميع الأنواع من القطع، والأسطح، والعينات المساحيق بأعلى مستويات الجودة، مما يضمن الحصول على نتائج دقيقة وموثوقة.
مبدأ العمل
هو تقنية طيفية متقدمة تُستخدم لدراسة الخصائص البصرية للعينات الصلبة أو الأسطح. تعتمد هذه الطريقة على تفاعل الضوء مع العينة المدروسة، وتعتبر من الأساليب الأكثر شيوعًا في مختبرات التحليل الكيميائي والفيزيائي.
المكونات الأساسية للجهاز:
يتكون جهاز DRS من مصدر ضوء، عادةً ما يكون مصباحًا فوق بنفسجي أو مرئي، وأداة لتجميع وتحليل الضوء المنعكس، مثل الطيف الضوئي. يتم استخدام كاشف لقياس شدة الضوء المنعكس.
عندما يتم توجيه شعاع الضوء نحو العينة، لا يتمكن الضوء من التغلغل في المواد الصلبة بشكل فعال، مما يؤدي إلى انعكاسه. تعتمد كمية الضوء المنعكس على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعينة، مثل التركيب الكيميائي، ودرجة التشتت، واللون.
أنواع الانعكاس:
الانعكاس المرآتي (Specular Reflection): يحدث عندما ينعكس الضوء بزاوية متماثلة بالنسبة للزاوية الساقطة. هذا النوع من الانعكاس يشبه كيفية انعكاس الضوء عن سطح مرآة.
الانعكاس المنتشر (Diffuse Reflection): يحدث عندما ينعكس الضوء في اتجاهات متعددة. هذا النوع هو الأكثر شيوعًا في العينات المسحوقة أو ذات الأسطح الخشنة.
يتم جمع الأشعة المنعكسة من العينة. يتم قياس شدة الانعكاس بالنسبة لعينة معيارية، والتي عادةً ما تكون BaSO4، حيث تُعتبر هذه العينة عينة مرجعية ذات تشتت عالٍ وامتصاص منخفض، وبالتالي يتم اعتبارها 100% في القياسات.
عندما يُسلط الضوء على العينة بزاوية صفر درجة، يتم تجاهل الأشعة المرآتيّة (specular) وتركيز القياسات على الأشعة المنتشرة (diffuse). يتم قياس شدة هذه الأشعة المنعكسة وتحليلها.
التطبيقات
تستخدم تقنية DRS في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
دراسة المواد المعدنية وأكسيد المعادن.
قياس فجوة الطاقة في السيراميك والمواد الأخرى.
تحليل الخصائص البصرية للمواد النانوية.
تقييم التفاعلات الكيميائية في العينات المختلفة.
مزايا التحليل:
تتميز تقنية DRS بعدة مزايا، منها:
عدم التخريب: يمكن تحليل العينات دون تغيير خصائصها الفعلية.
كميات صغيرة من العينة: تتطلب كميات قليلة جدًا من المواد، مما يجعلها مناسبة للعينات الثمينة أو النادرة.
دقة عالية: توفر نتائج دقيقة وموثوقة تساعد في فهم سلوك المواد ودراستها.
بهذه الطريقة، يشكل تحليل DRS أداة قوية في مجال العلوم الكيميائية والفيزيائية، حيث يقدم رؤى قيمة حول الخصائص البصرية للعينات المدروسة
تحليل النتائج:
تُظهر البيانات المستخرجة من تحليل DRS طيف الامتصاص للأطوال الموجية المختلفة. يمكن استخدام هذه البيانات لتحديد الخصائص البصرية للعينة، مثل فجوة الطاقة، والتفاعلات الكيميائية، وتوصيف المواد.