أجهزة قياس الطيف المحمولة: ما هي، أنواعها، استخداماتها

أجهزة قياس الطيف المحمولة هي أجهزة تحليلية مدمجة مصممة لقياس خصائص المادة بسرعة ودقة بناءً على خصائصها الطيفية. وهي تستخدم على نطاق واسع في الميدان والمختبرات بفضل قابليتها للنقل وحساسيتها العالية وتعدد استخداماتها. وعلى عكس الأنظمة الثابتة، توفر هذه الأجهزة تحليلاً سريعًا دون الحاجة إلى نقل العينات إلى مختبرات متخصصة.

مبدأ العمل وخصائص التصميم

تعتمد الطيفية على قياس شدة الضوء المنعكس أو المار أو المنبعث من العينة في نطاق معين من الأطوال الموجية. تسمح نتائج هذا التحليل بتحديد تركيب المادة ووجود الشوائب وتركيز العناصر. تشتمل الأجهزة المحمولة على مصدر ضوء ونظام بصري وعنصر تشتيت ومستشعر ضوئي. غالبًا ما يتم دمج الطرز الحديثة مع أجهزة الكمبيوتر أو الأجهزة المحمولة لمعالجة البيانات وعرضها بشكل سريع.

ترجع صغر حجم أجهزة قياس الطيف إلى تصغير المكونات البصرية واستخدام تقنيات موفرة للطاقة. بعض الطرز مزودة بواجهات لاسلكية، مما يسهل استخدامها خارج المختبر. كما يمكن تزويدها بوحدات قابلة للتبديل، مما يسمح بتكييف الجهاز مع مهام محددة.

أنواع أجهزة قياس الطيف المحمولة

هناك أنواع مختلفة من أجهزة قياس الطيف المحمولة، تختلف في النطاق الطيفي وطريقة التحليل والاستخدام المستهدف. كل نوع مخصص لمهام معينة، من مراقبة جودة المنتجات الغذائية إلى الأبحاث الجيوكيميائية.

• البصريات (UV-Vis، NIR) — تحلل الضوء في النطاق فوق البنفسجي والمرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة.
• مطيافات رامان — تحدد بنية المادة من خلال تشتت الضوء، وهي فعالة في تحليل المواد الصلبة والسوائل.
• الفلورية — تسجل إشعاع المادة بعد تحفيزها بمصدر ضوء، وتستخدم في الكيمياء الحيوية والطب.
• الفلورية بالأشعة السينية — تستخدم لتحليل التركيب العنصري، خاصة المعادن والمعادن.
• مطياف الكتلة — أقل انتشارًا في النسخة المحمولة، ولكنها تستخدم للكشف عن الغازات والمركبات المتطايرة.

يعتمد اختيار النوع المناسب على خصوصية القياسات ومتطلبات الدقة والحساسية. يمكن أن تجمع بعض الطرز متعددة الاستخدامات بين عدة طرق تحليل في آن واحد.

مجالات التطبيق

تستخدم أجهزة قياس الطيف المحمولة في مختلف مجالات العلوم والصناعة. وتتمثل مزاياها الرئيسية في سرعة التشغيل وإمكانية التحليل في الموقع وعدم الحاجة إلى إعداد عينات معقدة. وهذا يجعلها مفيدة بشكل خاص في الظروف الميدانية، وفي مراقبة الجودة، وفي المواقف التي تتطلب استجابة عاجلة.

• مراقبة جودة المنتجات (تحليل المواد الخام والمنتجات النهائية للتأكد من مطابقتها للمعايير).
• المراقبة البيئية (تحديد الملوثات في الهواء والماء والتربة).
• علم الآثار وعلم الفن (التحليل غير المتلف للمواد والأصباغ).
• الطب والصيدلة (مراقبة تركيبة الأدوية وتشخيص السوائل البيولوجية).
• الجيولوجيا والتعدين (تحديد تركيبة الصخور والخامات مباشرة في الموقع).
• الأمن والطب الشرعي (التحليل السريع للمواد والمواد المشبوهة في مواقع الحوادث).

تسمح الدقة العالية للقياسات وتعدد الاستخدامات باستخدام أجهزة قياس الطيف المحمولة في الأبحاث العلمية والمهام التطبيقية. كما أنها تستخدم في الأغراض التعليمية لتدريب الطلاب على طرق تحليل الطيف.

المزايا والقيود

على الرغم من إمكانياتها الواسعة، فإن أجهزة قياس الطيف المحمولة لها مزايا وعيوب. يتطلب اختيارها مراعاة خصوصية المهمة وظروف التشغيل ومتطلبات نتائج التحليل. مزايا الأجهزة المحمولة:

• الحجم الصغير والوزن الخفيف: يسمحان باستخدام الجهاز في الأماكن التي يصعب الوصول إليها.
• سرعة الاستعداد للعمل: لا تتطلب إعدادات ومعايرة معقدة.
• الاستقلالية: تعمل بالبطاريات، وغالبًا ما تكون مزودة بذاكرة مدمجة وواجهات لاسلكية.

من بين عيوب أجهزة قياس الطيف المحمولة يمكن تمييز ما يلي:

• حساسية محدودة: أقل دقة من نظيراتها المختبرية في تحليل المزائج المعقدة.
• نطاق طيفي محدود: كل طراز مخصص لنطاقات محددة من الأطوال الموجية.

وبالتالي، تعد أجهزة قياس الطيف المحمولة أداة ملائمة للتحليل السريع، خاصة في الظروف الميدانية والإنتاجية. ومع ذلك، يفضل استخدام أجهزة المختبرات الثابتة لإجراء أبحاث أكثر تعقيدًا.