شنبه , ۱۳ آذر ۱۳۹۵
دانلود رایگان نرم افزار آنالیز تصویر + فیلم آموزشی
300px-Phosphorescence

فلوروسانس و فسفرسانس

موضوع مقاله:فلوروسانس وفسفرسانس
محقق :حسین نظام دستجردی
رشته:مهندسی صنایع

فلوروسانس و فسفرسانس

نورتابناکی
نورتابناکی یا فتولومینسانس (Photoluminescence) فرایندی است که طی آن ماده فوتون را جذب کرده و سپس بازتاب می‌دهد.
در این روش نحوه تحریک بلور جامد از طریق جذب فوتونی است. در تجربه دیده می‌شود که طول موج جذب و انتشار عملا کمی فرق دارند و انرژی انتشار به مراتب کمتر(فرکانس پایین تر)است. این انتقال فرکانسی اصطلاحا انتقال استوکس نیز نامیده می‌شود. فعال سازی ماده کریستالی، پالاینده‌های افزودنی نظیر یون‌های (Mn+۲) و (Cr+۳) می‌باشد. که در ماده اصلی وارد می‌شوند و توسط یون‌های منفی از جهات گوناگون در سه بعد محصور می‌گردند و در فاصله‌ای مثل r از اتم‌های میزبان قرار می‌گیرند.
مثال‌هایی از ترکیبات دارای خاصیت نورتابناکی عبارتند از کلرو پتاسیم (KCl) که درآن آلاینده عنصر تالیم (TL) را وارد کرده باشیم. از جمله موارد کار برد این ترکیبات برای ساخت لامپ‌های فلورسنت است. بر اثر تخلیه الکتریکی از مخلوط بخار آرگن و جیوه، نوری تولید می‌شود که عمدتا در حوزه باند فوق بنفش و آبی می‌باشد. منتها دیواره لامپ فلور سنت از مواد مناسبی پوشانده می‌شود که انتقال فرکانسی استوکس روی دهد و ضمن آن نور منتشره از لامپ به حوزه باند مرئی نوری منتقل می‌گردد.

دید کلی
بسیاری از سیستم‌های شیمیایی ، فوتولومینسانس هستند، یعنی این سیستم‌ها می‌توانند توسط تابش الکترومغناطیسی برانگیخته شوند و متعاقب آن ، تابشی یا با همان طول موج یا با طول موج دیگر ، مجددا نشر کنند. دو نوع از متداول‌ترین وجوه فوتولومینسانس «فلوئورسانس» و «فسفرسانس» هستند.
این دو تابش ، توسط فرایندهای مکانیکی متفاوتی تولید می‌شوند. این دو پدیده را می‌توان بطور تجربی با مشاهده طول عمر حالت برانگیخته ، از یکدیگر تمیز داد. در مورد فلوئورسانس ، فرآیند لومینسانس تقریبا بلافاصله پس از قطع تابش ، متوقف می‌شود، اما فسفرسانس معمولا برای مدت زمانی که به آسانی قابل آشکارسازی است، دوام می‌آورد. با طیف‌سنجی فلوئورسانس (fluorescence spectrophotometry)آشنا می‌شویم.
استفاده تجربی از فلوئورسانس و فسفرسانس (Fluorescence & Phosphorescence)
اندازه گیری شدت فلوئورسان ، تعیین کمی ‌مقدار بسیار کم تعداد زیادی از گونه‌های معدنی و آلی را امکان‌پذیر می‌سازد. تعداد زیادی روشهای فلوئورسانس سنجی مفید ، بخصوص برای سیستم‌های زیستی ، موجود است. یکی از جالبترین وجوه فلوئورسانس سنجی ، حساسیت ذاتی آن است. حد پایین اندازه گیری توسط این روش اغلب با ضریب ۰,۱ یا بهتر ، کمتر از حد پایین اندازه گیری توسط یک روش جذبی است و این حد در گستره بین چند هزارم تا شاید یک دهم یک قسمت در میلیون (۰٫۱ از ppm) قرار می‌گیرد.
بعلاوه ، گزینش‌پذیری این روش حداقل بخوبی و احتمالا بهتر از سایر روشها است. با وجود این ، فلوئورسانس سنجی کمتر از روشهای جذبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا تعداد نسبتا محدودی سیستم‌های شیمیایی وجود دارند که می‌توانند فلوئورسانس تولید کنند. فسفرسانس نیز تنها در حد بسیار محدودی در مسائل تجزیه‌ای بکار گرفته می‌شود.
فسفرسانس و فلوئورسانس
فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده هایی هستند که در آن ها یک ماده خاص که به طور عام به آن فسفر گفته می شود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیر مرئی یا حرارت، تحریک شده و این انرژی را در خود ذخیره می کند و سپس آن را را به صورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می کند.
تفاوت آن ها در اختلاف زمانی بین این دو دریافت و تابش یا به عبارت دیگر دوام تابش است. در فسفرسانس تحریک طولانی تر و تشعشع طولانی تری داریم و در فلوئورسانس تحریک کوتاه تر و تشعشع کوتاه تری داریم.
در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا بلافاصله بعد از قطع نور تمام می شود. در حالی که در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه می دهد که مقدار مدت آن بسته به ماده مورد استفاده می تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد.
نحوه جذب نور
چگونه فلوئورسانس یا فسفرسانس نور را جذب می کنند و نور با طول موج دیگری را منتشر می کنندچه ویژگی در این مواد باعث این خاصیت می شود؟
بسیاری از سیستم های شیمیایی،فوتولومینانس هستند. لومینانس (luminescence) در لغت به معنای تابناک یا شب‌تابی است، بدین معنی که این سیستم ها یا مولکول ها می‌توانند تابش الکترومغناطیس را جذب کنند و به وسیله‌ی آن برانگیخته شوند.
منظور از برانگیختگی آن است که الکترون هایی از یک لایه با ظرفیت، یا الکترون هایی که در پیوند بین اتم ها در مولکول شرکت دارند، انرژی مربوط به تابش الکترومغناطیس را جذب کرده و به سطوح انرژی بالاتر بروند.
وقتی الکترونی به سطح انرژی بالاتر می‌رود، ناپایدار است و تمایل دارد آن انرژی را که گرفته، پس داده و به حالت قبل خود برگردد. وقتی الکترون به حالت پایدار خود برمی‌گردد، انرژی پس داده را به صورت انرژی تابشی از خود نشر می‌کند. طول موج این تابش یا برابر طول موج تابشی است که به وسیله‌ی آن برانگیخته شده بوده یا از آن کوتاه تر است. به هر حال این عمل را فوتولومینسانس گویند.
دو نوع فوتولومینسانس وجود دارد که عبارتند از فسفرسانس و فلوئورسانس. در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز اصلی با انرژی های E1,E2 اتفاق می افتد که جابجایی بین آن ها کاملا آزاد است. الکترون با دریافت انرژی، بر انگیخته شده و به تراز E2 می رود و پس از ۸ تا ۱۰ ثانیه دوباره به تراز اول بر می گردد و فوتونی با انرژی E2-E1 تابش می کند در فلوئورسانس، اتم یا مولکول بلافاصله بعد از جذب تابشی که آن را برانگیخته کرده و بلافاصله بعد از این که آن تابش قطع شد، شروع به تابش می‌کند.
اما در فسفرسانس، معمولا یک مدت زمان کوتاهی بین قطع تابش برانگیخته کننده، و شروع تابش نشر شده به وسیله سیستم، وجود دارد. یعنی بلافاصله بعد از این که تابش برانگیخته کننده را قطع کردیم، الکترون به وضعیت اولش باز نمی‌گردد.
به خاطر شرایط خاص این تراز، انتقال الکترون از آن به سایر ترازها ممنوع و احتمال آن بسیار کم است. بنابراین چنان چه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه پایدار بیفتد، آن جا می ماند تا زمانی که به طریقی دیگر مجددا برانگیخته شود و به تراز E2 برگردد؛ این اتفاق می تواند تحت تاثیر جنبش های گرمایی اتم ها یا مولکول های مجاور و یا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع آن بسیار کم است به همین دلیل چنین الکترون هایی تا مدت ها در تراز میانی می مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی دارد) و همین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده است.برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش آن زیاد باشد. برای مثال دو فسفری که این ویژگی ها را دارند مثل Zinc Sulfide و Strontium Aluminate که Strontium Aluminate برای طول تابش بیشتر بهتر است.
این مواد را با پلاستیک مخلوط می کنند و مواد درخشنده در تاریکی را می سازند.
بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببینید که می درخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند! یکی از آن مثال ها روی عقربه های ساعت های گران قیمت است. درآن ها فسفر با یک عنصر رادیو اکتیو مخلوط شده (مثل رادیوم- radium) که آن عنصر با انتشار رادیو اکتیو فسفر را مرتبا با انرژی می کند.
لامپ های فلوئورسنت

در این لامپ ها یک تخلیه ی الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی ( مانند آرگون ) انجام می شود. بخار جیوه بر اثر تخلیه ی انرژی و جذب انرژی، شروع به تشعشع می کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدوده ی طیف UV ( فرا بنفش ) است.
نظریه فلوئورسانس
مثالهایی از رفتار فلوئورسانس را می‌توان در سیستم های ساده و همچنین در سیستم های پیچیده شیمیایی ، در حالت گازی ، مایع و جامد مشاهده کرد. ساده‌ترین نوع فلوئورسانس ، توسط بخارات اتمی رقیق به نمایش گذارده می‌شود. بعنوان مثال ، الکترونهای ۳s اتمهای سدیم بخارشده ، می‌توانند با جذب تابش ۵۸۹۵ و ۵۷۹۰ آنگستروم به حالت ۳p برانگیخته شوند. پس از سپری شدن بطور متوسط ۸-۱۰ ثانیه ، الکترونها به حالت عادی بر می‌گردند و در ضمن این عمل ، تابش با همان دو طول موج را در کلیه جهات منتشر می‌کنند.
این نوع فلوئورسانس که در آن تابش جذب شده بدون تغییر دوباره منتشر می‌شود ، به تابش رزونانسی یا فلوئورسانس رزونانسی مشهور است. در مورد مولکولها یا یونهای چند اتمی‌ نیز تابش رزونانسی به وقوع می‌پیوندد. بعلاوه اینکه تابش مشخصه با طول موجهای طولانی‌تر نشر می‌شود. این پدیده به نام جابجایی استوکس معروف است.
تقریبا تمام سیستم‌های فلوئورسانس که برای تجزیه مفیدند، ترکیبات پیچیده آلی هستند که حاوی یک یا چند گروه عاملی آروماتیک می‌باشند.
اندازه گیری فلوئورسانس
اجزاء سازنده مختلف دستگاه‌های اندازه گیری فلوئورسانس ، مشابه ‌اجزاء سازنده نورسنج‌ها می‌باشند. تابش یک منبع مناسب از درون یک تک‌فام ساز یا صافی می‌گذرد که وظیفه آن عبور بخشی از پرتو است که فلوئورسانس را بر می‌انگیزد و طول موجهایی را که متعاقبا توسط نمونه نور داده شده تولید می‌شوند، حذف می‌کند. تابش فلوئورسان ، توسط نمونه در تمام جهات نشر می‌شود، اما مناسب‌ترین زاویه مشاهده آن ، زاویه قائمه نسبت به تابش تحریک است. در بقیه زوایا ، افزایش پراکندگی توسط محلول و دیواره‌های سلول احتمالا منجر به خطاهای بزرگی در اندازه گیری شدت فلوئورسان می‌شود.
تابش منتشره پس از عبور از درون یک سیستم صافی یا تک‌فام‌ساز دوم که پیک فلوئورسان را مجزا می‌کند، به یک آشکارساز فتوالکتریک می‌رسد. خروجی آشکارساز تقویت می‌شود و بر روی یک «ثبات» یا یک «نوسان نما» نمایش داده می‌شود. فلوئورسان‌ سنج‌ها در این مورد با نورسنجها وجه ‌اشتراک دارند که در آنها نیز برای محدود کردن طول موجهای پرتو تحریک و نشر ، صافی بکار گرفته می‌شود.
طیف فلوئورسانس ‌سنج‌ها
طیف فلوئورسانس سنج‌ها ، بر دو نوعند: نوع اول یک صافی مناسب را برای محدود کردن تابش تحریک و یک تک‌فام‌ساز شبکه‌ای یا منشوری را برای مجزا کردن یک پیک نشری فلوئورسان بکار می‌گیرد. چندین طیف نورسنج تجارتی را با دستگاههای رابطی که ‌امکان استفاده ‌از آنها بدین منظور میسر می‌سازد، می‌توان خریداری کرد. طیف فلوئورسانس سنج‌های واقعی دستگاههایی اختصاصی هستند که مجهز به دو تک‌فام ساز می‌باشند. یکی از این تک‌فام سازها تابش تحریک را به یک نوار باریک محدود می‌سازد؛ تک‌فام ساز دیگر امکان مجزا کردن یک طول موج فلوئورسان بخصوص را فراهم می‌کند.
گزینش‌پذیری فراهم شده توسط این دستگاهها در تحقیقات مربوط به مشخصات الکترونی و ساختمانی مولکولها اهمیت زیادی دارد و در کارهای تجزیه‌ای نیز ارزشمند است. با این همه ، برای بیشتر مقاصد تجزیه‌ای ، اطلاعات حاصل از دستگاههای ساده‌تر ، کاملا رضایت‌بخش است. در حقیقت ، فلوئورسان سنج‌های به نسبت ‌ارزان قیمتی اختصاصا برای رفع مشکلات سنجشی خاص تجزیه‌های فلوئورسان طراحی شده‌اند که ‌اغلب همان ویژگی و گزینش‌پذیری طیف نورسنج‌های پیشرفته را دارند.
اجزا سازنده فلوئورسانس سنجها و طیف فلوئورسانس سنج‌ها
منابع فسفرسانس و فلوئورسانس

در بیشتر کاربردها ، به منبعی نیاز است که نسبت به لامپهای تنگستن یا هیدروژن که در اندازه‌گیری‌های جذبی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای شدت بیشتری باشد. معمولا یک لامپ کمان جیوه‌ای یا گزنونی بکار گرفته می‌شود.
صافیها و تک‌فام سازها
صافیهای تداخلی و جذبی هر دو ، در فلوئورسانس سنجها بکار برده شده‌اند. بیشتر طیف فلوئورسانس سنج‌ها به تک‌فام سازهای شبکه‌ای مجهزند.
آشکارسازها
علامت فلوئورسان نوعی ، دارای شدت کمی ‌است و بنابراین برای اندازه گیری آن به ضرایب تقویتی بزرگی نیاز داریم. در دستگاههای فلوئورسانس حساس ، از لوله‌های فوتو تکثیر کننده بعنوان آشکارساز در مقیاس وسیعی استفاده می‌شود.
سلولها و محفظه‌های سلولها
سلولهای استوانه‌ای و مستطیلی ساخته شده ‌از شیشه و سیلیس هر دو در اندازه گیری‌های فلوئورسانس بکار گرفته می‌شوند. باید نهایت دقت در طرح محفظه سلول به عمل آید تا مقدار تابش پراکنده‌ای که به آشکارساز می‌رسد، کم شود. برای این منظور ، اغلب تیغه‌هایی در داخل محفظه گذاشته می‌شود.
منابع :
تبیان
رشد
ویکی پدیا
وبلاگ علم برتر

اجزا سازنده فلوئورسانس سنجها و طیف فلوئورسانس سنج‌ها

منابع
در بیشتر کاربردها ، به منبعی نیاز است که نسبت به لامپهای تنگستن یا هیدروژن که در اندازه‌گیری‌های جذبی مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای شدت بیشتری باشد. معمولا یک لامپ کمان جیوه‌ای یا گزنونی بکار گرفته شود .

صافیها و تک‌فام سازها
صافیهای تداخلی و جذبی هر دو ، در فلوئورسانس سنجها بکار برده شده‌اند. بیشتر طیف فلوئورسانس سنج‌ها به تک‌فام سازهای شبکه‌ای مجهزند. فوتو تکثیر کننده بعنوان آشکارساز در مقیاس وسیعی استفاده می‌شود.

سلولها و محفظه‌های سلولها
سلولهای استوانه‌ای و مستطیلی ساخته شده ‌از شیشه و سیلیس هر دو در اندازه گیری‌های فلوئورسانس بکار گرفته می‌شوند. باید نهایت دقت در طرح محفظه سلول به عمل آید تا مقدار تابش پراکنده‌ای که به آشکارساز می‌رسد، کم شود. برای این منظور ، اغلب تیغه‌هایی در داخل محفظه گذاشته می‌شود.

گونه‌های تابناکی (لومینسانس)
نوع نحوه‌ٔ برانگیختگی
نورتابناکی (فتولومینسانس) (فلورسانس – فسفرسانس – فلورسانس تاخیری) جذب نور (فوتون‌ها)
پرتوتابناکی (رادیولومینسانس ) تابش‌های یوننده (پرتو ایکس – پرتو آلفا – پرتو بتا – پرتو گاما)
کاتدتابناکی (کاتدلومینسانس) پرتو کاتدی (پرتو الکترونی)
برق‌تابناکی (الکترولومینسانس) میدان الکتریکی
گرماتابناکی (ترمولومینسانس) گرم کردن پس از ذخیرهٔ انرژی اولیه
شیمی‌تابناکی (کمولومینسانس) فرآیندهای شیمیایی (مانند اکسایش)
زیست‌تابناکی (بیولومینسانس) فرآیندهای زیست‌شیمیایی
تریبولومینسانس نیروهای اصطکاکی و الکترواستاتیکی
صوت‌تابناکی (سونولومینسانس) امواج فراصوت

 

شرح نحوهی کار لامپ‌های فلوئورسنت
در این لامپ‌ ها یک تخلیهٔ الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی (مانند آرگون) بخار جیوه بر اثر این تخلیهٔ انرژی و جذب این انرژی، شروع به تشعشع می کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدودهٔ طیف UV (فرابنفش) است. از دیگر سوی، دبوارهٔ داخلی لامپ را با مواد فسفرسنتی پوشش می‌دهند و این مواد توسط اشعهٔ UV تحریک شده، نور مرئی تابش می‌کنند. در دههٔ ۱۹۴۰ این پوشش Zn2SiO4 (سیلیکات زیرکونیم) بود و از Mn بعنوان Activator استفاده می‌کردند. بعدها یک محلول فسفاتی به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion – که Sb3+ion یعنی یون ۳ بار مثبت آنتیموان – استفاده شد که Activator ان، Sb (آنتیموان) بود.
چه موادی این گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگی دارد؟ زمان عملکرد کوتاه
Activator رنگ تشعشع کاربرد CaWO4 بدون Activator آبی لامپ آبی CaWO4 Pb آبی کم رنگ لامپ آبی BaSi2O5 Pb فرا بنفش لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش Zn2SiO4 Mn سبز لامپ سبز CaSiO3 Pb3Mn بین زرد و نارنجی لامپ رنگی با کیفیت بالا Cd2B2O5 Mn نارنجی / زرد لامپ ترنر زمان عملکرد طولانی مادهٔ زمینه Activator رنگ تشعشع کاربرد Zn2SiO4 Mn زرد سبز رادار و اسیلوگراف CaSiO3 Pb3Mn نارنجی رادار (Zn,Be).SiO4 Mn سفید تلویزیون های دقیق فُسفُرسانس از جمله خواص فیزیکی برخی مواد شیمیایی از قبیل فسفر، باریم سولفید و کلسیم سولفید است. این مواد نور با طول موج معینی را جذب کرده، آن را به صورت تابش با طول موج بلندتر نشر می‌کنند.
لامپ های فلوروسنت
در این لامپ ها یک تخلیه ی الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی ( مانند آرگون ) انجام می شود. بخار جیوه بر اثر تخلیه ی انرژی و جذب انرژی، شروع به تشعشع می کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدوده ی طیف UV ( فرا بنفش ) است.
در زیر چند مثال که در آن ها فسفرسانس و فلوئورسنت اتفاق می افتد مشاهده می کنید.
فلوئورسنت

ماده ی زمینه Activator رنگ تشعشع کاربرد
CaWO4

 

بدون Activator آبی لامپ آبی
CaWO4 Pb آبی کم رنگ لامپ آبی
BaSi2O5 Pb فرابنفش لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش
Zn2SiO4 Mn سبز لامپ سبز
CaSiO3 Pb3Mn بین زرد و نارنجی لامپ رنگی با کیفیت بالا
Cd2B2O5 Mn زرد لامپ ترنر

فسفر سانس

ماده ی زمینه Activator رنگ تشعشع کاربرد
Zn2SiO4 Mn زرد سبز رادار و اسیلوگراف
CaSiO3 Pb3Mn نارنجی رادار
SiO4 Mn سفید تلویزیون

فسفر و فسفر سانس
۱- تفاوتهای فسفر سانس و فلور سانس چیست؟
در نتیجه جذب نور توسط برخی اجسام توانایی نشر نور رابه دست می آورند. حال دو حالت وجودارد اگر بعد ازقطع تابش نور جسم بازهم توانایی نشر نوررا داشته باشد فسفر سانس واگر بعد از قطع نور دیگر نشر نور توسط جسم صورت نگیرد این پدیده را فلوئور سانس گویند. فسفر سانس گونه ایی از فلوئورسانس است که درآن اتم ها ومولکول های جذب کننده نور می توانند در حالت های شبه پایدار باقی بمانند.فسفر سانس درآنالیز مواد شیمیایی برای تخمین غلظت مواد بسیار کم شیمیایی استفاده می شود .
۲-ویژگی وکاربردهای فسفر سفید
فسفر دارای چندین شکل است که سه آلوتروپ اصلی است . فسفر سفیدp4 به علت کشش زاویه ای درون مولکول ٬ واکنش پذیر ترین نوع فسفر است ودرزیر آب نگهداری می شود زیر آب قطبی وفسفر سفید غیر قطبی درهم حل نمی شوند وهم چنین با هم واکنشی انجام نمی دهند.
فسفر سفید را به کمک ذوب منطقه ایی خالص می کنند .اگر فسفر سفید را دردمای بالا وبه مدت طولانی گرم کنید فسفر قرمز به دست می آید که یک جسم پلیمری است وپایدار است . ازگرم کردن فسفر سفید درزیر فشار بالا فسفر سیاه حاصل می شود. که ساختاری همانند گرافیت دارد .بخار فسفر شاملP4 وP2 می باشد وفسفر سفید خود به خود آتشگیر اما فسفر سیاه عملا اشتعال نا پذیر است فسفر درقلیا هاانحلال ناپذیر اما در اسیدهای اکسید کننده حل می شود.
ترکیب های فسفر کود های شیمیایی با اهمیتی هستند .درکبریت سازی مبارزه با آفت های کشاورزی تهیه شیشه ها وظروف چینی ویژه تهیه آلیاژ ها(فولاد برنز فسفردار )عمل کردن فلز ها شوینده ها ادوات الکتریکی (برای نمونه Gap) در صنایع غذایی ونوشیدنی ها استفاده می شود وفسفات ها از اجزای ضروری برای اندام موجود زنده است .
اگر فسفر در اکسیژن زیاد به سوزد P4O10 تشکیل می شود. که گردی سفید رنگ است ودر ۳۶۰ درجه سانتیگراد تصعید می شود. ساختار این مولکول بر مبنای P4 استواراست . ودرهر مولکول از آن ۴ اتم فسفر همراه ۱۰ اتم اکسیژن وجود دارد.وبه همین علت فرمول مولکولی به صورت P4O10 نوشته می شود وقابل ساده کردن نیست (مانند مولکولهای آلی نظیر C2H2 ویاC2H4 ویاC2H6 و……) . این مطلب در مورد P4O6نیز صدق می کند.
قبل از شناسایی مولکول واقعی این ترکیب از فرمول ساده آن P2O5 استفاده می شد .
P4O10 دارای چندین فرم است. و میل ترکیبی شدیدی با آب دارد ویک عامل خشک کننده وآب زدا است . برای تهیه اسیدهای گوناگون فسفریک استفاده می شود.
همان طور که ملاحظه می کنید. فسفر سفید ساختار مولکولی دارد درحالی که فسفر قرمز ساختار پلیمری دارند.
منابع:
فرهنگ شیمی دیوید ویلیام آرتور شارپ
شیمی عمومی جلد دوم چارلز مورتیمر

تحقیق در باره نور مرئی و فلورسانس
جذب و بازتابش متعاقب نور توسط نمونه های ارگانیک و غیر ارگانیک اساسا ناشی از پدیده های فیزیکی همچون فلورسانس و فسفرسانس است. گسیل نور طی فرایند فلورسانس به جهت تاخیر نسبتا کوتاه مدت بین جذب و گسیل فوتون که معمولا کمتر از یک میکروثانیه است، تقریبا همزمان با جذب نور تحریک صورت می گیرد.

بین جذب و گسیل فوتون که معمولا کمتر از یک میکروثانیه است، تقریباهمزمان با جذب نور تحریک جذب و بازتابش متعاقب نور توسط نمونه های ارگانیک و غیر ارگانیک اساسا ناشی از پدیده های فیزیکی همچون فلورسانس و فسفرسانس است. گسیل نور طی فرایند فلورسانس به جهت تاخیر نسبتاکوتاه مدت صورت می گیرد.

تکنیک میکروسکوپ فلورسانس از مهمترین ابزارهای کاربردی در علوم بیولوژیکی و بیوپزشکی ونیز علوم مواد به شمار می آید چراکه این میکروسکوپها مزایایی را دارند که در سایرشیوه های کنتراست با استفاده از میکروسکوپهای سنتی نوری دیده نمی شود. کاربرد یکآرایه از فلورسانسها امکان شناسایی سلولها و بافتهای سلولی فوق العاده کوچک را باویژگیهای بسیار خاص در میان ترکیبات غیر فلورسانسی میسر می سازد. در واقع،میکروسکوپ فلورسانس قابلیت آشکارسازی تک مولکولها را دارد. البته با استفاده ازبرچسب فلورسانس چندگانه ، ردیابهای مختلف قادر اند به طور همزمان چندین مولکول هدفرا شناسایی کنند. هرچندمیکروسکوپ فلورسانس نمی تواند تفکیک پذیری فضایی را در کمتراز حد پراش نمونه ها فراهم کند ، با این وجود آشکارسازی مولکولهای فلورسانس درپایینتر از چنین حدی به سهولت امکان پذیر است.
پدیده خود فلورسانس در بسیاری ازنمونه های متنوع، زمانی که در معرض تابش قرار می گیرند ،دیده می شود. پدیده ای که به طور گسترده در زمینه های مختلفی همچون گیاه شناسی، سنگ شناسی و صنایع مربوط به نیمه رساناهابه کاربرده می شود. در مقابل، مطالعه بافتهای حیوانی و پاتوژنها غالبابا نور های فوق العاده کم و روشن و نیز خود فلورسانس نامعین بسیار دشوار است.هرچنددر مطالعات اخیر از فلورو کرومها ( که به آن فلوروفور نیز گفته می شود) نیز استفاده می شود که توسط طول موجهای خاصی از نور تابشی تحریک شده و نور های با شدت معین ساتع می کنند. فلوروکرومها که به طیفهای مرئی و مادون مرئی متصل می شود ، غالبا بازده کوانتومی بالایی دارند( نسبت جذب فوتون به گسیل) . کاربرد میکروسکوپ فلورسانس همگام با پیشرفتهای بیولوژیکی ،به دلیل ایجاد فلوروفورهای ترکیبی جدید با شدتهای برانگیختگی و گسیل مشخص که به حالت طبیعی بوجود می آیند، رشد گسترده ای پیدا کرده است.

اصول برانگیختگی و گسیل
از عملکردهای اصلی یک میکروسکوپ فلورسانس،روشن سازی نمونه ها با باند طول موجی خاص و مطلوب ودر مرحله بعد جداسازی فلورسانس گسیلیده بسیار ضعیف از نور تحریک است. در یک میکروسکوپ با ساختار مناسب ، تنها نورگسیلی است که می بایست به چشم و یا آشکارساز برسد. در ضمن معمولا تاریکی پس زمینه حدود آشکار سازی را کنترل می کند، و نور تحریک عموما چند صدهزارتایک میلیون باراز نور فلورسانس گسیلیده روشنتراست.
در سیستم روشنایی عمودی فلورسانس ، نور با طول موج خاص ( ویا باند طول موجی مشخص) غالبا در طیف ماوراء بنفش و یا ناحیه آبی یا سبز طیف مرئی ، با عبور نور چندطیفی از لامپ و یا سایر منابع از یک فیلتر تحریک با طول موج انتخابی ایجاد می گردد. طول موجهایی که از فیلتر تحریک عبور می کنند ، از سطح یک آینه دو رنگ نما (که دیکروییک نیز نامیده می شود) و یا شکافنده پرتو منعکس می شونند. چنانچه نمونه هافلوئورسان باشند و از خود نور ساتع کنند، این نور توسط عدسی جمع شده و با بازتابش ازسطح آینه دو رنگ نما به سطح فیلتر مانع( گسیل) برخورد کرده و فیلتر می شود. این فیلتر در واقع مانع از عبور طول موجهای تحریک ناخواسته می گردد. لازم به ذکر است که فلورسانس تنها شیوه در میکروسکوپ نوری است که طی آن نمونه ها، پس از تحریک ، از خودنور ساطع می کنند. نور ساطع شده مجددا در تمامی جهات بدون توجه به جهت منبع نورتحریک تابیده می شود.
میکروسکوپ اپی-فلورسانس از جمله پر قدرت ترین تکنیکهای میکرسکوپی نوین به شمار می آید. دراین میکروسکوپ سیستم روشنایی عمودی انعکاسی بین تیوبهای دید و محفظه رو دماغی (nosepiece)عدسی شیئی قرار گرفته است. نور تحریک ابتدا از عدسی شیئی میکروسکوپ گذشته ( که در اینجا به عنوان یک کندانسور(عدسی محدب) عمل می کند) و به نمونه می تابد، در نهایت نور فلورسانس گسیل شده با استفاده ازهمان عدسی دریافت می شود. این نوع سیستم روشنایی دارای مزایای بسیاری است از جمله آنکه عدسی شیئی میکروسکوپ در ابتدا به عنوان یک کندانسور(عدسی محدب) و در مرحله بعدبه عنوان یک جمع کننده نور ایجاد کننده تصویر عمل می کند. از سوی دیگر، به عنوان یک سیستم واحد، عدسی شیئی/کندانسور همواره انطباق کاملی دارند. قسمت اعظم نور تحریکی که به نمونه می رسد بدون رخداد هیچ گونه بر همکنشی از نمونه ها گذشته و از عدسی دورمی شود ، و سپس ناحیه روشن شده توسط عدسی چشمی دیده می شود( دراغلب موارد) . درنهایت، این روش امکان ترکیب و یا تناوب سازی بین مشاهده نور فلورانس انعکاسی ونیزدریافت تصاویر دیجیتالی را میسر می سازد.

طراحی سیستم روشنایی عمودی می بایست به گونه ای باشد که امکان تنظیم میکروسکوپ برای روشنایی کهلر را میسر ساخته ویک دریچه روشنایی رادر میدان دید ایجاد نماید. از سوی دیگر، لنزهای چگالنده اصلاح شده در سیستم نوری می بایست به گونه ای باشد که مشخص کند تصویر دریچه دیافراگم با روزنه عقب عدسی شیئی فوکوس توام است. در منابع نورمربوط به میکروسکوپهای نوین ، تصویر دریچه زمینه از پیش تنظیم شده با نمونه فوکوس شده ونیز سطح دیافراگم عدسی چشمی ثابت توام است.
محفظه لامپ منبع نورمعمولا ازیک فیلتر مانع نور مادون قرمز تشکیل شده است. محفظه لامپ می بایست به گونهای باشد که طول موجهای ماوراءبنفش را که بسیار مضر هستند از خود ساتع نکند و مجهزبه سوییچی باشد که اگر محفظه طی عملیات به طوراشتباه باز شد ، لامپ به طور اتوماتیکخاموش شود. استحکام این محفظه ها می بایست در حدی باشد که مقاومت کافی را در برابرانفجارهای احتمالی ( لامپ arc-discharge) داشته باشد. در محفظه های لامپ جدید ،سوکت لامپ مجهز به دکمه های قابل تنظیمی است که امکان تمرکز تصویر لامپ قوسی را درروزنه عقبی عدسی شیئی ( در سیستم روشنایی کوهلر، این صفحات توام هستند) فراهم میسازد. در نقاطی از مسیر نور، معمولا نزدیک به محفظه لامپ و در قسمت جلویی فیلترتحریک ، برای ممانعت کامل از عبور نور تحریک زمانی که نمونه توسط آشکارساز دیده نمیشود و تصویری از ان نیز به دست نمی آید ،وجود یک شاتر می تواند مفید وکمک کننده باشد. علاوه براین برای انکه کاربر بتواند شدت نور تحریک را کاهش دهد ، می بایست تدارکاتی برای فیلترهای چگالی خنثی ( بر روی یک چرخ،رولور و یا لغزنده) در نظرگرفته شود.
جابجایی استوک
انرژی ارتعاشی زمانی تلف می شود که الکترنها ازحالت برانگیخته به حالت عادی باز می گردد. در نتیجه اتلاف انرژی ، طیف گسیلی یک فلوروفور برانگیخته معمولا در مقایسه با طیف جذب یا تحریک به طول موجهای بلندترتغییر می یابد (توجه داشته باشید که طول موج به طور معکوس به انرژی تابشی تغییر مییابد) که این پدیده قانون استوک یا جابجایی استوک نامیده می شود. با افزایش مقدارجابجایی استوک ، با استفاده از ترکیبات فیلتر فلورسانس ، جداسازی نور تحریک از نورگسیلی تسهیل می گردد.
پیک شدت نور گسیلی (یا جذب ) فلوروفور معمولا کمتر از طولموج و بزرگی پیک تحریک است و منحنی طیفی نور گسیلی غالبا تصویر اینه ای(یا نزدیک بهآن) است ازمنحنی تحریک، با این تفاوت که طول موجهای آن بلندتراست.
جداسازی و آشکارسازی موثر طول موجهای تحریک و گسیلی در میکروسکوپهای فلورسانس با انتخاب مناسب فیلترهایی که برای عبور و یا ممانعت از عبورباندهای طول موجی خاص در طیف ماوراء بنفش،مرئی،و زیر قرمزنزدیک مورد استفاده قرار می گیرد، انجام می شود. منابع نور عمودی فلورسانس با هدف کنترل نور تحریک با جوف گذاری فیلترهای با قابلیت تعویض آسان ( متعادل کننده های چگالی خنثی و نیز تحریک تداخل ) در مسیر نور به سمت نمونه و مجددا در مسیر بین نمونه و تیوبهای مشاهده و یا سیستمهای آشکارساز دوربینی طراحی شده است. شایدمهمترین فاکتور در نورهای گسیلی فلورسانس با شدت نسبتا پایین ان است که منبع نوریکه برای تحریک مورد استفاده قرار می گیرد،از روشنایی کافی برخوردار باشد تا بدین ترتیب شدت نور گسیلی به حد ماکزیمم رسیده و فلوروکرومها از خواص جذبی و بازده ایکوانتومی گسیلی کافی برخوردار باشد.
راندمان جذب یک فوتون توسط یک فلوروفور خاص به مقطع عرضی مولکولی بستگی دارد و میزان احتمال جذب آن ضریب جذب نامیده می شود. هرقدرکه ضریبهای جذب بیشتر باشد، احتمال جذب یک فوتون (کوانتوم)در ناحیه طول موجی مشخص بیشتر خواهد بود. بازدهی کوانتومی در واقع نسبت تعداد کوانتومهای گسیل شده رابه کوانتومهای جذب شده ( معمولا بین ۰٫۱ تا ۱٫۰) نشان می دهد. بازدهی کوانتومی کمتراز ۱ ناشی از اتلاف انرژی در مسیرهای غیر تابشی نظیر واکنشهای فوتوشیمیایی و یاحرارتی است. ضریب جذب و بازدهی کوانتومی که در واقع نشان دهنده شدت روشنایی منبع نور است و نیز دوام فلورسانس همگی از فاکتورهای مهمی هستند که بر شدت و استفاده ازگسیل نور فلورسانس تاثیر می گذارد.
محوسازی، فرونشانی و سفید سازی تصویر
شرایط طیفی گسترده ای بر گسیل فلورسانس بازتابش تاثیر می گذارد واز شدت آن می کاهد. محوسازی واژه ایست که برای کاهش شدت گسیل فلورسانس مورد استفاده قرار میگیرد. سفیدسازی تصویر در واقع تجزیه غیر قابل تغییر مولکولهای فلورسانت در حالت برانگیختگی آن هم به جهت برهمکنش با اکسیژن مولکولی پیش از گسیل می باشد. بازیافت فلورسانس پس از سفیدکاری تصویر (FRAP) ،از مکانیسمهای بسیار مفید برای بررسی تفرق وحرکت ماکرومولکولهای بیولوژیکی به شمار می اید. در این شیوه ،ناحیه مشخصی از نمونه در معرض نور لیزری قرارمی گیرد. تکنیک کنترل اتلاف فلورسانس در سفید سازی تصویر(FLIP)برای تعیین میزان کاهش نور فلورسانس در یک ناحیه مشخص نزدیک به ناحیه سفید سازی شده به کاربرده می شود. مشابه با FRAP، تکنیک دوم نیز برای تعیین میزانتحرک و پویایی مولکولی در سلولهای زنده مورد استفاده قرار می گیرد.

منابع نورفلورسانس
یکی از پیامدهای منفی سطوح گسیل پایین ،تعداد بسیار کم فوتونهایی استکه به چشم و یا آشکارساز دوربین می رسد. در اغلب موارد ، بازدهی تمرکزمیکروسکوپهاینوری کمتر از ۳۰ درصد و تمرکز بسیاری از فلوروفورها در مسیر نوری در حد میکرومولارو نانومولار است. به منظور ایجاد شدت نور تحریک کافی با گسیلش قابل شناسایی،منابع نور کوچک و در عین حال قوی مانند لامپهای پرانرژی arc-discharge مورد نیاز است. متداولترین نوع این لامپهاعبارت اند از:لامپهای جیوه ای با ولتاژبین ۵۰ تا ۲۰۰ واتو لامپهای زنونی بین ۷۵ تا ۱۵۰ وات ( شکل ۵). این منابع نور معمولا توسط یک منبع جریان مستقیم بیرونی تغذیه می شود که قدرت کافی را برای روشن سازی در حینیونیزاسیون بخار و نیز تداوم بدون کمترین میزان لرزش را دارا هستند.

منبع تغذیه بیرونی لامپ arc-discharge میکروسکوپ معمولامجهز به تایمری است که تعدادساعات کار کرده را نشان می دهد. بازدهی این لامپها ،در صورتی که بیش از طول عمرارزیابی شده (۲۰۰ تا ۳۰۰ ساعت) مورد استفاده قرار گیرند، کاهش یافته و حتی احتمالترکیدن آنها نیز می رود. شدت لامپهای جیوه ای در رینج طیفی بین ماوراء بنفش تامادون قرمزناچیز است و بیشترین میزان شدت ان مربوط به طیف نزدیک به ماوراء بنفش است به گونه ای که حداکثر پیکهای شدت در حدودهای ۳۱۳،۳۳۴،۳۶۵، ۴۰۶، ۴۳۵، ۵۴۶ و ۵۷۸نانومتردیده می شود. در طول موجهای دیگرمربوط به ناحیه نور مرئی، میزان شدت نورثابت اما چندان روشن نیست( اما در موارد بسیاری کاربرد دارد). در بازدهی روشنایی،تنها توان لامپ به عنوان یک فاکتور تعیین کننده به شمار نمی آید، بلکه روشنایی متوسط به عنوان یکی از اصلیترین پارامترها در کنار پارامترهای دیگری همچون روشنایی منبع و نیز سرعت زاویه ای گسیل محسوب می گردد.

اساسا فیلترها به سه دسته تقسیم می شونند: تحریک( غالبا به عنوان تحریک کننده ها مطرح می شونند)، مانع(گسیل) و فیلترهای شکافنده اشعه دو رنگنما( آینه های دو رنگ نما). فیلترهای فلورسانس پیشتر از گاز رنگ شده ویا ژلاتینی که بین دو صفحه شیشه ای قرار می گرفت، ساخته می شد. اما در حال حاضر تمایل سازندگان بیشتر به سمت تولید فیلترهای با تفکیک بالا به همراه اپتیکهای تداخلی فیلترهای تحریک بیشتر شده است که این فیلترها موجب عبور و یا انعکاس نور با طول موجهای خاص میشوند،البته زمانی که در مسیر نور با زاویه ۴۵ درجه قرار گیرد (مراجعه به شکل ۱ و ۲). فیلترهای مانع از شیشه رنگی و یا روکشهای تداخل (یا ترکیبی از هردو ) ساخته شدهاست. .

فیلترهای شکافنده اشعه دورنگ نما نیز با مخففهای مختلفی نشان داده می شوندنظیرCBSبرای یک شکافنده اشعه دورنگ نما ، DM برای آینه دورنگ نما، TK برای”teiler kante”، واژه آلمانی که به معنای صافی چاکدا ر است، FT برای “farb teiler” (واژهآلمانی که به معنای شکافنده رنگ است)و RKP برای باند کوتاه انعکاس. تمامی این واژهها می بایست قابل تغییر باشد ، در حال حاضر شکافنده های اشعه دورنگ نمای جدید باپوششهای تداخل بر روی شیشه نوری ساخته می شود( در مقابل رنگهای متالیک یا ارگانیک). البته فیلمهای کوچک تداخل برای ایجاد بازتاب پذیری بالا در طول موجهای کوتاه ونیزانتقال با سرعت بالا در طول موجهای بلندتر طراحی شده اند. شکافنده های طول موجدورنگ( نما) با وضعیت قرار گیری در حالت زاویه ۴۵ درجه در مسیر نور تحریک ، مانع های نوری را مسیر نور فلورسانس بازتاب شده ایجاد می کند که عملکرد اصلی آنها تغییر جهت طول موجهای (کوتاه تر) تحریک انتخاب شده به سمت عدسی شیئی و در نهایت نمونه است. ازدیگر ویژگیهای این فیلترها می توان عبورنور فلورسانس با طول موج بلندتر و بازتاب نورهای تحریک تفرق یافته به عقب و به سمت محفظه لامپ را نام برد .

نخستین حرف در کد نامگذاری حرفی -عددی اختصاصی در فیلترها ناحیه طیفی تحریک طول موجی( برای مثال UV, V, B و G که به ترتیب اختصارات ساده ای برای طول موج ماوراء بنفش، بنفش، آبی و سبز می باشد)را نشان می دهد. از سوی دیگر، رقمی که پس از کد تحریک قرار می گیرد ،به پهنای نوار گذرفیلترتحریک بستگی دارد: ۱ برای تحریک باند کوتاه، ۲ برای تحریک باند عرض و متوسط و ۳برای تحریک باند بسیار عریض. در نهایت، یک یا دو حرفی که پس از رقم مربوط به اندازه نوار گذر تحریک قرار می گیرد ،ویژگیهای فیلترمانع را مشخص می سازد. کد A نشان دهنده یک فیلتر مانع با نوار گذر استاندارد با کمترین طول موج است، حال آنکه کدB طول موجبالاتری را برای یک فیلتر گسیل با نوار گذر طولانی تر نشان می دهد. فیلترهای گسیلنوار گذر با حرف E (به معنای “افزایش یافته”) مشخص می شوند . فیلترهای E/C ،واحدهای تداخل با پوشش نرم است که برای بهبود کارایی در ردیابهایی همچون DAPI, FITC, TRITC و Texas Red.طراحی شده اند.

میکروسکوپ نوری از آنجا که ازنورهای مرئی برای شناسایی اجسام کوچک استفاده می کند ، از جمله متداولترین وپرکاربردترین ابزارهای تحقیقاتی در مطالعات بیولوژیکی به شمار می آید. هرچند هنوزهم بسیاری از دانش آموزان و معلمان از مزایای میکروسکوپهای نوری به طور کامل اگاه نیستند. از آنجا که بسته به کیفیت و نیز چند کاربری بودن میکروسکوپ ،قیمت این میکروسکوپها نیزافزایش می یابد، لذا کاربران برنامه های آکادمیک نمی توانند از آنهااستفاده کنند. انواع گران قیمت این میکروسکوپهای نوری تصاویر جالبی را در اختیاردانش اموزان قرار داده و تجارب آنهارانیزافزایش می دهد.
بزرگترین چالشهایی که یک تازه کاردرحین مشاهده اجسام ریز توسط میکروسکوپها با بزرگنمایی مناسب برخورد میکند عبارت اند از:

•دستیابی به کنتراست مطلوب
•یافتن صفحه کانونی
•دستیابی به تفکیک پذیری ایده ال
•تشخیص نمونه زمانی که توسط میکروسکوپ مورد مطالعه قرارمی گیرد.

از این میکروسکوپها برای مشاهده اجسام بسیار ریز همچون باکتریهابا بزرگنمایی ۱۰۰x استفاده می شود. البته این اجسام توسط میکروسکوپهای زمینه روشن قابل مشاهده نیستند. در ادامه به شرح انواع اپتیکهایی که برای دستیابی به کنتراست مطلوب مورد استفاده قرار می گیرد،همین طورارائه روشهایی برای یافتن و نیز فوکوس برروی نمونه وارائه روشهایی برای استفاده ازابزارهای اندازه گیری توسط میکروسکوپ نوریپرداخته می شود

درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

teyf_mbr

طیف سنجی به روش NMR

ارسالی از : سارا شفتی دانشگاه آمورش عالی گناباد طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای : …

یک دیدگاه

  1. پردیس قاضی امین

    ببخشید راجب طول عمر مواد صحبتی نشد و اینکه چطور میشه طول عمر اون هارو افزایش داد

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.