


فليم فتومتر جهت اندازهگيري كمي عناصر سديم، پتاسيم و ليتيوم در مايعات بيولوژيك مورد استفاده قرار ميگيرد. ليتيوم در غلظتهاي بسيار كم در سرم خون وجود دارد و بيشتر در بيماران رواني كه از ليتيوم براي درمان استفاده مي کنند، درخواست و اندازهگيري ميشود. راه ديگر جهت اندازهگيري اين تركيبات، استفاده از الكترودهاي انتخابي (Ion selective electrode) است.
اتم بسياري از عناصر فلزي هنگامي كه انرژي كافي از حرارت دريافت ميکنند، اين انرژي را در طول موج مشخصي منتشر مينمايند. مقدار مشخصي انرژي گرمايي به وسيله يك الكترون اربيتال جذب ميشود. الكترونها در سطح انرژي بالاتر ناپديد شده و به حالت برانگيخته در ميآيند. اين الكترونهاي برانگيخته انرژي خود را به شكل فوتونهاي نور در طول موج مشخص منتشر و به وضعيت اوليه خود بر ميگردند. انرژي كه به صورت نور منتشر ميشود ممكن است براي هر عنصر در طيف معيني از طول موجها خارج شود، كه بستگي به مقدار انرژي جذب شده توسط عنصر و تهييج الكترونهاي آن به سطوح مختلف انرژي دارد. مثلا سديم انرژي را عمدتا در طول موج 589 نانومتر منتشر ميکند كه زرد رنگ بوده و در نتيجه برگشت الكترونهاي برانگيخته لايه ظرفيت از اربيتال p3 به وضعيت پايه يا اربيتال s3 بوده و در طول موجهاي ديگر نيز داراي انتشارهاي ضعيفتري است. شديدترين انتشار براي پتاسيم و ليتيوم نيز به ترتيب در طول موج هاي 767 و 671 نانومتر است. در طول موج انتخابي براي يك عنصر بايد نور از شدت كافي برخوردار بوده تا حساسيت را لازم داشته و از طرفي با طول موج ساير عناصر، تداخل نداشته باشد.
فلزات قليايي در مقايسه با ساير عناصر در اسباب سوزاننده (Burner) فليمفتومتر برانگيخته ميشوند. ليتيوم، سديم و پتاسيم به ترتيب ايجاد رنگهاي قرمز، زرد و بنفش ميکنند. در وضعيتهاي ثابت و كنترل شده، شدت نور توليد شده در طول موج معين نسبت مستقيم با تعداد اتمهاي برانگيخته شده دارد كه اينها نيز به نوبه خود نسبت مستقيم با تعداد اتمهاي موجود در محلول دارند. در مورد فلزاتي مانند سديم تنها 1 تا 5 درصد اتمهاي موجود در محلول در شعله برانگيخته ميشوند. حتي با اين درصد كم از اتمهاي برانگيخته شده، روش فليم فتومتري، حساسيت كافي براي اندازهگيري فلزات قليايي را در بيشتر موارد دارد. ساير كاتيونها مانند كلسيم به راحتي در شعله معمولي آزمايشگاه برانگيخته نشده و در اين موارد مقدار نور خارج شده هميشه از حساسيت كافي براي آناليز در روش فليمفتومتري برخوردار نيست. در اين موارد ميتوان براي ايجاد حساسيت بيشتر از شعلههاي با دماي بالاتر استفاده نمود.
اجزاي تشكيل دهنده فليم فتومترها
اجزاي ضروري تشكيلدهنده فليمفتومتر عبارتند از:
يك محفظه از گاز فشرده با رگلاتور و پمپ
يك اتمايزر براي اسپريكردن نمونه به صورت قطرات بسيار ريز به درون شعله
منوكروماتور با شكافهاي ورودي و خروجي
دتكتور كه مشابه اسپكتروفتومتر است؛ با اين تفاوت كه منبع نور با يك شعله اتميزهكننده جايگزين شده و به جاي نور جذب شده، نور منتشره را اندازهگيري ميکند.
براي داشتن شعله نياز به سوخت داريم و بدين منظور تركيبات مختلفي از گازها و اكسيدانتها در فليمفتومتر مورد استفاده قرار ميگيرند. در جدول (1) دماهاي توليد شده توسط گازهاي مختلف نوشته شده است.
نقش پمپ
فشار هواي معمولي يك اتمسفر است كه سهم اكسيژن از آن 21 درصد است. اگر هوا را فشرده کنيم آنگاه فشار اكسيژن نيز زياد ميشود. بنابراين يك دستگاه پمپ را در كنار دستگاه قرار ميدهند كه هوا را مكيده و به صورت فشرده به داخل شعله ميفرستد كه در نتيجه موجب افزايش فشار اكسيژن ميشود. افزايش اكسيژن نيز به نوبه خود موجب افزايش درجه حرارت شده كه موجب جذب انرژي حرارتي بيشتري توسط نمونه جهت تهييج الكترونها ميشود.
نقش صافي
هر نوع رطوبت در هواي فشرده ميتواند موجب ايجاد اشكال در كاركرد دستگاه شود. به همين منظور بايستي همواره يك صافي جذب بخار آب در مسير هواي فشرده قرار داده شود. فشار كل مخلوط گازي، ارتفاع شعله را معين ميکند و مهم است كه قسمت صحيح شعله در مقابل آشكارساز قرار گرفته باشد. در قاعده شعله كه بيشترين حد درجه حرارت را دارد، عنصر مورد آزمايش، انرژي حرارتي را جذب نموده و همچنان كه عنصر به طرف بالا ميرود، به طرف نواحي سرد حركت نموده و انرژي حرارتي جذب شده را به صورت انرژي نوراني پس ميدهد. در اين نواحي كه تابش بايد اندازهگيري و درجهبندي شود، هرگاه درجه حرارت به دلايلي از قبيل تغييرات فشار گاز، محتواي سوخت و ... كاهش يابد، ممكن است دقت دستگاه تا حدود زيادي كم شده و شدت نور براي اندازهگيري كافي نباشد. انتخاب نوع گاز و درصد مخلوط گاز و ماده اكسنده، درجه حرارت شعله را معين ميکند. به دليل آن كه مهم ترين متغير در شعله، دما است، تنظيم نمودن شعله در فليمفتومترها بسيار لازم بوده و لازم است كه پس از يك دوره زماني، دستگاه مجددا با كاليبراتورها تنظيم شود.
نقش اتمايزر
در اتمايزر، نمونه به وسيله آسپيراتور (مكنده) كشيده شده و به ذرات ريز تبديل و وارد شعله مي شود.
انواع فليمفتومترها
فليم فتومترها بر دو نوع هستند كه شامل فليمفتومتري مستقيم و فليمفتومتري با استاندارد داخلي است.
فليم فتومتري مستقيم: در اين نوع از فليمفتومتري، نور منتشر شده از شعله، پس از عبور از شكاف (Slit) و عدسي به منوكروماتور رسيده و سپس به قسمت نورسنج (دتكتور) ميرود.
فليم فتومتري با استاندارد داخلي: در اين نوع فليم فتومتري، نور منتشر شده در يك طرف پس از عبور از عدسي و شكاف و فيلتر مخصوص عنصر مربوطه، از فتوسل و يك دستگاه Sensitivity به گالوانومتر رسيده و از طرف ديگر، نور منتشر شده پس از عبور از عدسي و شكاف، از فيلتر مخصوص ليتيوم عبور کرده و پس از گذشتن از فتوسل و دستگاه پتانسيومتر به گالوانومتر ميرسد. در اين دستگاه از محلول ليتيم يا سزيم كه داراي غلظت بسيار دقيق و معيني است، به عنوان استاندارد داخلي استفاده ميشود. يك استاندارد داخلي، غلظت معيني از عنصري با قله تابش نسبتا متفاوت با عنصر مورد اندازهگيري است. سرم و محلولهاي استاندارد را با اين محلول رقيق کرده و دستگاه، غلظتهاي سديم و پتاسيم را با مقايسه با غلظت ليتيم قرائت ميکند. سرم و يا استانداردي كه با محلول ليتيم رقيق شده است، به وسيله اتمايزر به قطرات بسيار ريز تبديل شده و پس از برانگيختهشدن به وسيله قسمت سوزاننده، نور منتشر ميکنند. اين نور به طور همزمان از دو مسير عبور کرده كه در يك مسير فيلتر ليتيم قرار دارد كه فقط نور مربوط به اين عنصر را به فتوسل ميرساند و در مسير دوم، نور از فيلتر مخصوص سديم يا پتاسيم عبور کرده و به فتوسل ديگر ميرسد. اين دستگاه داراي پتانسيومتر و Sensitivity بوده كه به كمك آن ميتوان دستگاه را روي صفر و يا غلظتهاي محلول سديم يا پتاسيم تنظيم نمود. براي اندازهگيري سديم يا پتاسيم سرم، بايد ابتدا دستگاه را با دادن محلول ليتيم روي صفر تنظيم کرد و سپس با به كاربردن محلول استاندارد كه به وسيله ليتيم رقيق شده است، روي غلظتهاي محلول استاندارد، تنظيم نمود. اين عمل را بايد چند مرتبه تكرار کرد تا دستگاه با دقت كامل تنظيم شود. سپس سرم را با استفاده از محلول ليتيم رقيق کرده و به دستگاه ميدهيم تا غلظت سديم و پتاسيم را براي ما قرائت نمايد.
به طور كلي، دستگاههاي داراي استاندارد داخلي به دلايل زير، بهتر از دستگاههاي فاقد استاندارد داخلي كار ميكنند:
فشار گاز و هوا هر قدر هم كه تنظيم شوند، باز هم در زمانهاي مختلف تغيير کرده و اين تغييرات جزئي نيز در ميزان اتمايزهشدن محلولها و حرارت شعله اثر دارند؛ ولي با بودن استاندارد داخلي كه دستگاه فقط تفاوت بين آنها را قرائت ميكند، اين تغييرات جزئي در اندازهگيري موثر نيست.