رنگ سنج یا کالریمتر چیست

رنگ سنج یا کالریمتر چیست ؟

رنگ سنج یا کالرمتر دستگاهی است که غلظت ترکیبات مختلف را در محلول های رنگی اندازه گیری می کند. رنگ سنج ها بیشتر مورد استفاده برای تععین غلظت املاح شناخته شده است. رنگ سنج در حقیقت نسخه ساده فتومتر است. اختلاف کیفیت فیلتر‌های رنگ سنج، موجب پایین آمدن حساسیت این دستگاه می شود. رنگ سنج‌ها در انواع مختلف و با قابلیت تعویض طول موج از طریق تعویض فیلترها و یا تعویض طول موج (حداکثر تا ۱۰ طول موج) از طریق چرخاندن فیلترها امکان پذیر هستند.
رنگ سنج یک دستگاه مورد استفاده در کالریمتری است. در زمینه های علمی با طول موج خاصی از نور و با شیوه خاص اندازه گیری می شود. این دستگاه بیشتر مورد استفاده برای تعیین غلظت املاح شناخته شده است
دستگاه رنگ سنج Klett Biocolorimeter در دهه 1930 ابداع شد. رنگ سنج در حقيقت نسخه ساده فتومتر است. اختلاف كيفيت فيلتر‌های کالریمتر ، موجب پايين آمدن حساسيت اين دستگاه شده است. از رنگ سنج در آزمايش‌های شيمی بالينی و به طور عمده در تعيين غلظت هموگلوبين خون استفاده می‌شود. رنگ سنج‌ها به وسيله چندين شركت مختلف ساخته شده و شامل انواع مختلف با قابليت تعويض طول موج از طريق تعويض فيلترها و يا تعويض طول موج (حداكثر تا 10 طول موج) از طريق چرخاندن فيلترها امكان پذير است. برخی مدل‌ها متناسب با آب و هوای گرم و مرطوب طراحی شده اند كه در آن ها ، فيلترهای ژلاتينی درون محفظه ای شيشه ای به منظور جلوگيری از رشد قارچ‌ها و يا ايجاد خراش در سطح فيلترها ، قرار گرفته‌اند. در اغلب موارد واژه‌های «رنگ سنج» و «اسپكتروفتومتر» با يكديگر اشتباه گرفته می‌شوند. در اين مبحث ، تلاش بر اين است كه به درک و شناخت صحيح از رنگ سنج و اختلاف آن با اسپكتروفتومتر كمک شود.   

‌رنگ سنج‌ها ممكن است دستی يا نيمه اتوماتيک باشند. هموگلوبينومتر ، يكی از انواع رنــگ سـنــج‌هـای قـابـل حمـل بـوده كـه بـه منظـور انـدازه گيـری مستقيـم و دقيـق غلظـت هموگلوبين بر حسب g/l یا g/dl طراحی شده است.

اصول كار رنگ سنج ها

يک رنگ سنج از فيلترهايی به منظور توليد نور در يک طول موج ويژه بر اساس نوع محلول مورد اندازه گيری استفاده می‌كند. نور رنگی پس از عبور از داخل نمونه و ميزان جذب آن توسط نمونه ، اندازه گيری شده كه به ابزوربنس موسوم است. ابزوربنس طبق قانون بير-لامبرت ، مستقيماً متناسب با غلظت رنگ محلول است. رنگ سنج می‌تواند ميزان ابزوربنس را به طور قابل اعتمادی در محدوده صفر تا 7/0 اندازه گيری كند.

معادلات ریاضی در رنگ سنج

نسبت شدت نور منتقل شده (I) به شدت نور حادثه (Io) را انتقال (T) می گویند. از نظر ریاضی ، T = I ÷ Io.

جذب (A) محلول (در طول موج معین) برابر است با لگاریتم (پایه 10) 1 ÷ T تعریف شده است. یعنی A = log (1 ÷ T).

جذب محلول به طور مستقیم با غلظت (c) ماده جذب کننده در محلول متناسب است. یعنی A = kc ، جایی که “k” یک تناسب است.

اولین بیان ، T = I ÷ I0 ، نشان می دهد که چه مقدار نور از محلول عبور می کند ، در جایی که 1 بیانگر حداکثر انتقال نور است. معادله بعدی ، A = log (1 ÷ T) جذب نور را با گرفتن معکوس از شکل انتقال نشان می دهد و سپس با استفاده از log log مشترک نتیجه را می گیرد. بنابراین جذب (A) صفر یعنی تمام نور از آن عبور می کند ، 1 یعنی 90٪ از نور جذب می شود و 2 به معنی 99٪ جذب می شود. بیان سوم ، A = kc ، غلظت (c) یک محلول را با توجه به میزان جذب (A) به شما می گوید. برای شیمیدانان این امر از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است: رنگ سنج می تواند غلظت محلول ناشناخته را با توجه به میزان نوری که از طریق آن می درخشد ، اندازه گیری کند.

هموگلوبينومتر

هموگلوبينومتر غلظت هموگلوبين را در خون اندازه گيري می‌كند. اغلب مدل‌های اين دستگاه ، به صورت دستی عمل می‌كنند كه اكثر آن‌ها از باتری به عنوان منبع توليد برق اسـتـفـاده مـی‌كـنـنـد. مـدل‌هـای جـديـدتـر ايـن وسـيـلـه ، مـجـهز به باتری‌های قابل شارژ يا باتری‌های خورشيدی به منظور تأمين برق اين دستگاه هستند. در اغلب اين دستگاه‌ها لازم است كه قبل از اندازه گيری هموگلوبين ، ابتدا نمونه خون رقيق شود. برخی مدل‌ها ، غـلـظـت هموگلوبين خون را از طريق نمونه خون مستقيم و رقيق نشده ، اندازه گيری می‌كنند كه معمولا هزينه آن‌ها نيز گران تر از انواع ديگر است.

اجزای اصلی رنگ سنج ها

اجزای اصلی رنگ سنج ، بسيار شبيه به اجزای فتومتر است. رنگ سنج ها ، وسايل ساده‌ای بوده كه به دليل كيفيت پايين تر فيلترهای آن ها ، از حساسيت كمتری برخوردار هستند. منبع نور ممكن است يک لامپ ديودی باشد كه از خود ، يک نور تک رنگ ساطع می‌كند. در برخی موارد ، ممكن است از لامپ‌های تنگستنی يا هالوژنی استفاده شود كه سر راه نور توليد شده توسط آن‌ها يک فيلتر قرار داده می‌شود تا به نور مورد نياز با طول موج مشخص دست يابيم.
بسته به مدل دستگاه ، اجزای زير می‌توانند در رنگ سنج مشاهده شوند:
1- پنجره نمايش
2- دكمه off/on
3- محفظه كووت
4- دكمه اندازه گيری تست
5- دكمه مرجع
6- دكمـه‌های انتخابی مختلف ديگر از جمله ابــزوربـنــس ، تــرانـسـمـيتنـس (درصـد عبـور نـور) ، كينتيک (در برخی مدل ها)

شـنـاخـت و درک صحيح از دستگاه‌هايی كه برای اندازه گيری غلظت رنگ در يک محلول به كـار مـی‌رونـد ، مـی‌تواند ما را در انتخاب صحيح دستگاه مورد نياز و موارد كاربرد آن ياری كنند. واژه‌هـای «رنـگ سـنـج» و «اسـپـكـتـروفتومتر» در بــســيـــاری از مــوارد بــا يـكــديـگــر اشـتـبــاه گــرفـتــه مـی‌شـونـد. رنـگ سـنـج و اسـپـكـتوفتومتر هر دو می‌توانند در محدوده طول موج مرئی نور (حدود 700-400 نانومتر) كار كنند. در مواردی كه نياز اسـت انـدازه گـيـری شدت رنگ محلول در نور مـاوراء بـنـفـش (طـول موج كمتر از 400 نانومتر) انـجام شود ، يک سری تغييرات بايد در دستگاه رنــگ سـنــج اعـمــال شـود ؛ در صـورتـی كـه بـرای اندازه‌گيری شدت رنگ در اين طول موج توسط اسپكتروفتومتر ، تنها با انتخاب كووت مناسب (از جنس كوارتز) برای اين طول موج ، مشكل حل مـی‌شـود. امـا ايـن دو وسيلـه دارای اختـلافاتی با يـكــديـگــر هستند.

الزامات نصب دستگاه

• ‌برای نصب دستگاه به يک محيط عاری از گرد و غبار و دود نياز است. همچنين دستگاه بايد در معرض نور مستقيم خورشيد نباشد.
• دستگاه را روی يک سطح محكم و نزديک بـه خـروجـی بـرق (كـمـتـر از 5/1 مـتـر) قرار دهيد. سيم ‌ارت دستگاه را به زمين وصل كنيد.
• ‌در صـورت عـدم استفاده از باتری ، از يک ثابت كننده ولتاژ (استابيلايزر) استفاده كنيد.

نحوه استفاده

فقط پرسنل آموزش ديده برای كار با اين دستگاه ، مجاز به استفاده و كار با اين دستگاه هستند. اصول كلی استفاده از اين دستگاه به قرار زير است:

• ‌دستگاه را به منبع برق وصل كرده و آن را روشن كنيد.
• 15 دقيقه صبر كنيد تا سيستم نوری و الكترونيكی دستگاه گرم و آماده شود.
• طول موج مورد نظر را انتخاب كنيد.
• دكمه وضعيت ابزوربنس را انتخاب كنيد.
• كووت را با كاغذهای مخصوص تميز كننده عدسی يا با يک پارچه نرم بدون پرز ، تميز كنيد.‌
• عملكردهای بلانک ، استاندارد و تست را انجام دهيد.
• ‌پس از پايان استفاده ، كووت را با آب مقطر شستشو داده و خشک كنيد.
• دستگاه را در پايان كار خاموش كرده و آن را بپوشانيد.

برخی از رنگ سنج های موجود در فروشگاه: