Der Unterschied zwischen Einstrahl- und Zweistrahl-Spektralphotometern

Spektrophotometer messen die Lichtintensität als Funktion der Wellenlänge und werden üblicherweise zur Messung der Konzentration einer Verbindung in einer wässrigen Lösung verwendet.Je nach Art des Spektralfotometers können unterschiedliche Lichtwellenlängen analysiert werden.

Während Wellenlängenbereich und Nachweisgrenzen zweifellos die wichtigsten Faktoren sind, die bei der Auswahl eines geeigneten Spektralphotometers zu berücksichtigen sind, gibt es noch andere wichtige Kriterien wie:

1. Die Dichte, Form oder Größe des Produkts, das Sie messen möchten

2. Analytischer Arbeitsbereich

3. Probendurchsatz

4. Datenqualität

5.Anpassbare und/oder vorkonfigurierte Methodenoptionen

6. Messzeit

Es gibt zwei Haupttypen von Spektrophotometern: Einstrahl- und Doppelstrahl-Spektralphotometer.Wie der Name schon sagt, besteht der Hauptunterschied zwischen den beiden Instrumenten in der Anzahl der bei der Analyse verwendeten Lichtstrahlen.

Einzelner Strahl

In einem Einstrahl-Spektrophotometer passieren alle von der Lichtquelle kommenden Lichtwellen die Probe als ein Strahl.Das Gerät wird standardisiert, indem eine Referenz in den Probenhalter eingesetzt wird. Der resultierende Wert wird von nachfolgenden Probenmessungen abgezogen, um Auswirkungen des Lösungsmittels und der Zelle zu beseitigen.Die Detektionsempfindlichkeit des Lichtstrahls nach seinem Durchgang durch die Probe ist hoch, da ein nicht geteilter Lichtstrahl verwendet wird – daher liegt überall eine hohe Energie vor.

Einstrahl-UV-Vis-Spektrophotometer können im Wellenlängenbereich von 190 bis 750 nm messen, einige gehen jedoch bis zu 1100. Der UV-Bereich, bei dem es sich um jede Wellenlänge unter 340 nm handelt, eignet sich zur Messung von Nukleinsäuren, gereinigten Proteinen und anderen organische Moleküle zum Beispiel.

Doppelstrahl

Umgekehrt teilt sich Licht, das von der Quelle eines Doppelstrahl-Spektrophotometers kommt, in zwei Strahlen auf, von denen nur einer durch die Probe und der andere nur durch die Referenz geht.Jeder monochromatische Strahl wird wiederum durch ein halbverspiegeltes Gerät in zwei Strahlen gleicher Intensität aufgeteilt.Ein Strahl, der Probenstrahl, durchläuft eine Küvette, die eine Lösung der zu untersuchenden Verbindung in einem transparenten Lösungsmittel enthält.Der andere Strahl, die Referenz, durchläuft eine identische Küvette, die nur das Lösungsmittel enthält.Die Intensitäten dieser Lichtstrahlen werden dann von elektronischen Detektoren gemessen und verglichen.Doppelstrahl-Spektralphotometer bieten typischerweise einen Messbereich von 190 bis 1100 nm.

Split-Beam-Instrumente gelten zwar nicht als zusätzliche Art von Spektrophotometern, ähneln aber Doppelstrahl-Spektrophotometern.Stattdessen stützen sie sich jedoch auf einen Strahlteiler, der den Lichtweg zwischen der Referenz und der Probe schnell wechselt, während ein einziger Detektor verwendet wird.

Vorteile und Nachteile

Während Doppelstrahl-Spektrophotometer in modernen Labors von heute die beliebteste Wahl sind, bieten Einstrahl-Spektrophotometer dennoch einige Vorteile.Der größte Vorteil von Einstrahlspektrometern ist die Kosteneffizienz sowie der geringere Platzbedarf im Vergleich zu anderen Spektrophotometern.Einstrahl-Spektrophotometer weisen aufgrund des hohen Energiedurchsatzes aufgrund der Nichtaufteilung des Quellstrahls auch eine hohe Nachweisempfindlichkeit auf.

Wenn andererseits eine Anwendung Stabilität erfordert, ist ein Einstrahl-Spektrophotometer möglicherweise nicht die beste Option, da das Instrument Störungen wie Schwankungen elektronischer Schaltkreise, Spannungsschwankungen, Instabilität mechanischer Komponenten oder Drift der Lichtenergie nicht ausgleicht Quellen.Solche Abweichungen verursachen abnormale Schwankungen in den Ergebnissen.2

Ein Doppelstrahlinstrument hingegen ermöglicht die Kompensation von Schwankungen der Quellenleistung, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich verbessert wird und die Möglichkeit besteht, verdünnte Lösungsproben und Messungen mit Gasen durchzuführen.

Im Allgemeinen arbeiten Doppelstrahl-Spektrophotometer schneller und liefern reproduzierbarere Ergebnisse, da sie eine automatische Korrektur des Lichtintensitätsverlusts durchführen, wenn der Strahl die Probe und die Referenzlösung durchdringt.Darüber hinaus gibt es nur eine kurze oder gar keine Aufwärmzeit für die Lampe, was nicht nur zur Verbesserung des Ergebnisdurchsatzes beiträgt, sondern auch die Lebensdauer der Lampe verlängert.

Zweistrahl-Spektrophotometer sind deutlich teurer als Einzelstrahl-Versionen, allerdings können die Lebenszeitkosten des Instruments reduziert werden, wenn man die Lampenlebensdauer berücksichtigt.