Optyczna mikrocela pomiarowa mikro
Transkrypt
Optyczna mikrocela pomiarowa mikro
IV.2008 Strona 1 z 4 DETEKTORY OPTYCZNE MIKRO- I NANOOBJĘTOŚCI Ćwiczenie nr 5 Optyczna mikrocela pomiarowa mikro‐ i nanoobjętości Cel ćwiczenia: Poznanie spektrometrycznych metod pomiaru fluorescencji i absorbancji cieczy w mikroskali, z wykorzystaniem mikromechanicznej głowicy pomiarowej z włóknami światłowodowymi oraz miniaturowego spektrometru VIS/NIR. W ćwiczeniu zostaną zmierzone charakterystyki spektralne fluorescencji i/lub absorbancji wybranych analitów. Opis stanowiska: 1. Źródło światła: diody LED, oświetlacz halogenowy (Optel, Polska) 2. Mikrocela pomiarowa (przepływowa głowica pomiarowa) 3. Pompa perystaltyczna MasterFlex 3. Miniaturowy spektrometr VIS/NIR (Optel, Polska) 4. Komputer przenośny z oprogramowaniem Rysunek 1. Mikromechaniczna głowica pomiarowa: a) schemat integracji światłowodów w mikrokanale cieczowym ( L1 = 520 µm, L2 = 600 µm), b) zdjęcie struktury rzeczywistej, widoczne wzbudzenie fluoresceiny światłem wprowadzonym do światłowodu S1 Rysunek 2. Schemat układu pomiarowego do pomiaru fluorescencji oraz absorbancji barwników fluorescencyjnych Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska IV.2008 Strona 2 z 4 Przebieg ćwiczenia: 1. Przygotowanie stanowiska: 1. Włączyć oświetlacz halogenowy (czas rozgrzewania lampy ok. 15 min). 2. Włączyć komputer. Upewnić się, że spektrometr jest prawidłowo podłączony do złącza USB komputera. Złącze to służy zarówno do transmisji danych jak i do zasilania spektrometru. 3. Uruchomić program obsługi spektrometru (skrót na Pulpicie). 2. Pomiary charakterystyk spektralnych diod LED Cel: wstępne dobranie źródła światła wzbudzającego do pomiarów fluorescencji barwników. 1. Przepłukać układ pomiarowy wodą, a następnie zapowietrzyć. 2. Zestawić układ pomiarowy według Rys. 3. a. Wybraną diodę LED zainstalować w obudowie mikroceli pomiarowej i podłączyć do zasilacza. b. Ustawić w programie obsługi spektrometru: i. Zakładka Parametry: „Czas integracji”: 700−800 ms (dopasować). ii. Typ pomiaru: „Pojedynczy”. c. Zmierzyć i zapisać widma natężeniowe wszystkich diod LED w katalogu swojej grupy (Pulpit\Mikrosystemy analityczne\<Nazwa_grupy>). 3. Opracowanie wyników: a. Wszystkie charakterystyki widmowe natężenia światła dla poszczególnych diod LED znormalizować względem widma o największej amplitudzie i przedstawić na jednym wykresie. Rysunek 3. Schemat układu do pomiaru charakterystyki spektralnej diod LED 3. Pomiary widma transmisji wybranych barwników fluorescencyjnych Cel: zmierzenie widma transmisji barwników fluorescencyjnych oraz określenie na ich podstawie długości fali λTmin, dla której barwniki wykazują największą absorpcję światła. • • • • Analit 1: roztwór fluoresceiny Analit 2: roztwór eozyny Analit 3: roztwór ryboflawiny Rozpuszczalnik dla wszystkich barwników: woda Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska IV.2008 Strona 3 z 4 1. Zestawić układ pomiarowy według. Rys. 4. a. Podłączyć światłowód wejściowy S3 do oświetlacza halogenowego. b. Podłączyć światłowód odbiorczy S4 do spektrometru. c. Przepłukać obwód cieczowy wodą. d. W programie obsługi spektrometru ustawić: i. Zakładka Parametry: „Czas integracji”: 2−3 ms (dopasować tak, aby program nie sygnalizował przekroczenia maksymalnego poziomu światła). ii. Typ pomiaru „Pojedynczy”. Rysunek 4. Schemat układu do pomiaru widma transmitancji barwników fluorescencyjnych 2. Pomiar transmisji oraz wyznaczanie absorpcji a. Wypełnić celę pomiarową rozpuszczalnikiem. b. Przeprowadzić normalizację spektrometru. W programie obsługi spektrometru wybrać zakładkę „Normowanie. Wcisnąć „Zeruj pomiary”. Zmierzyć prąd ciemny CCD, a następnie zmierzyć widmo źródła światła (postępować według wskazówek programu). c. Wypełnić celę pomiarową badanym barwnikiem. d. Przejść do zakładki „Widmo”. Zmierzyć i zapisać widmo absorpcji barwnika. e. Przejść do zakładki „Transmisja”. Zmierzyć i zapisać widmo transmisji. f. Zanotować długość fali odcięcia dla widma transmisji (minimum transmisji). g. Powtórzyć pkt a-f dla pozostałych barwników. 3. Opracowanie wyników: a. Wszystkie charakterystyki widmowe transmisji dla poszczególnych barwników przedstawić na jednym wykresie. b. Wykonać analogiczny wykres dla widmowych charakterystyk absorpcji, uprzednio je normalizując. Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska IV.2008 Strona 4 z 4 4. Pomiary fluorescencji wybranych barwników fluorescencyjnych 1. Zestawić układ pomiarowy według Rys. 5. a. Wybraną diodę LED zainstalować w obudowie mikroceli pomiarowej. b. Ustawić w programie obsługi spektrometru: i. Zakładka Parametry: „Czas integracji”: 700−800 ms (dopasować). ii. Typ pomiaru „Pojedynczy”. Rysunek 3. Schemat układu do pomiaru fluorescencji 2. Pomiar fluorescencji: a. Przed każdym pomiarem celę pomiarową przepłukać wodą. b. Wypełnić celę badanym barwnikiem. c. Zmierzyć i zapisać widma fluorescencji poszczególnych barwników. 3. Opracowanie wyników: d. Dla każdego zapisanego widma fluorescencji: odjąć linię bazową, a następnie znormalizować przebieg. e. Określić długość fali, dla której przypada maksimum fluorescencji poszczególnych barwników. f. Przedstawić na jednym wykresie znormalizowane charakterystyki widmowe fluorescencji barwników. g. Przedstawić na jednym wykresie znormalizowane charakterystyki widmowe fluorescencji eozyny dla różnych koncentracji. h. Przepłukać układ pomiarowy wodą, a następnie zapowietrzyć. Literatura: 1. S. Bargiel i in., Nanoliter detectors for flow systems, Sensors & Actuators A, 115, 2004, 245-251 Pracownia Mikroinżynierii i Mikromechaniki Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska