مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة (UV–VIS–NIR)

مقدمة:

الأشعة فوق البنفسجية (UV) هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، وتأتي بعد الضوء المرئي وقبل الأشعة السينية. تستخدم الأشعة فوق البنفسجية في عدة مجالات علمية وصناعية، ولها تطبيقات هامة في الفيزياء.تعتبر الأشعة فوق البنفسجية أداة قوية في الفيزياء وعلوم المواد. من خلال فهم خصائصها واستخداماتها، يمكن للعلماء والباحثين استكشاف مجالات جديدة وتحسين التطبيقات التكنولوجية والطبية.

تُعتبر مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة (UV–VIS–NIR) تقنية بصرية قوية تُستخدم لتحليل الخصائص البصرية والإلكترونية للمواد. في مركز فوتون، نقدم تحليلًا طيفيًا عالي الدقة عبر نطاق طول موجي يتراوح من 175 إلى 3300 نانومتر، مناسب لمجموعة واسعة من المواد والتطبيقات.

مبدأ الإختبار

خلال تفاعل الشعاع الكهرومغناطيسي مع العينة، يتم امتصاص ترددات معينة، مما يؤدي إلى ضعف الشعاع. كل مادة لها آليات امتصاص فريدة، وعندما يتم تحليل الشعاع الخارج باستخدام منشور، يتم قياس شدة كل طول موجي بواسطة حساس. يُظهر البرنامج النتائج في شكل رسم بياني، مما يساعد على تحديد المركبات الموجودة.

تعتمد شدة الامتصاص على تركيز المادة، مما يسمح باستخدام تقنية UV-VIS لمقارنة كميات مختلفة أو قياس التركيزات. يُعبر عن العلاقة بين الامتصاص والتركيز بقانون بير-لامبرت، حيث يكون الامتصاص متناسباً مع طول المسار وتركيز المادة.

هذا القانون ينطبق أيضاً على المحاليل متعددة المكونات، شرط عدم حدوث تفاعلات بين الأنواع المختلفة. في التركيزات العالية، قد تؤثر التفاعلات بين الجسيمات على قدرتها على الامتصاص، مما يتطلب أخذ هذه العوامل بعين الإعتبار.

تطبيقات الأشعة فوق البنفسجية في الفيزياء:

• تحديد فجوة الطاقة

  تقدير فجوة الطاقة البصرية في الموصلات نصفية، والمواد النانوية، والأفلام الرقيقة باستخدام مخططات تاوك وتحليل حافة الامتصاص.

• قياس الامتصاص والنفاذية

    تقييم خصائص امتصاص الضوء والنقل، وهو أمر حاسم للطلاءات البصرية، والمجسات، والمواد الكهروضوئية.

• مطيافية الانعكاس

    تُستخدم للعينات غير الشفافة أو المتناثرة لفهم السلوك البصري السطحي والكتلي.

• تقييم اللون والشفافية

    مفيد بشكل خاص في المواد المستخدمة في العدسات، والطلاءات، وتقنيات العرض.

• الثوابت البصرية (n & k)

  اشتقاق معامل الانكسار ومعامل الانقراض عبر الأطوال الموجية، خاصة عندما يُقترن بتقنيات أخرى مثل الإيليبسومترية.

• التحليل الطيفي : تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية في التحليل الطيفي لدراسة المواد. يتم قياس الامتصاص أو الانبعاثات في نطاق UV لتحديد التركيب الكيميائي للمركبات.

• التحفيز الضوئي : في الأبحاث الفيزيائية، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتحفيز التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال، يمكن استخدام UV لتحفيز تفاعلات البوليمرات أو تفاعلات التفكك الكيميائي.

• الكشف عن المواد : تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية للكشف عن المواد الكيميائية في البيئات المختلفة. يمكن للأشعة UV الكشف عن المركبات العضوية التي لا تُرى تحت الضوء المرئي.

• تطبيقات فيزياء الجسيمات:

  تجارب فيزياء الجسيمات : تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية في تجارب فيزياء الجسيمات لدراسة خصائص الجزيئات والتفاعلات، حيث يمكن أن تؤدي إلى انبعاث جزيئات أو إشعاعات أخرى.

العينات التي يمكن قياسها

1. أفلام رقيقة على ركائز متنوعة (زجاج، كوارتز، سيليكون، إلخ).

2. جزيئات نانوية ومحاليل غروية.

3. مساحيق ومواد كتلية.

4. بوليمرات شفافة وشبه شفافة.

5. الطلاءات والمركبات والبنى الهجينة.

ميزات القياس:

1. نطاق طيفي كامل (175–3300 نانومتر).

2. اكتساب بيانات عالي الدقة.

3. سرعة مسح وعرض شق قابلة للتخصيص.

4. قياسات تحت ظروف محيطة أو خاملة.

5. متوافقة مع أوضاع النفوذ، والانعكاس، والامتصاص.