التالق والوميض

مقدمة:
هذا المطياف يحلل الاستضواء الناتج عن العينة عند امتصاصها قدر من الطاقة ، ثم تعيد بثه مرة أخرى ، و يطلق على مطياف الوميض أسماء عديدة منها :- Spectrofluorimeter أو Fluorescence spectrometer (شكل 9-1).


شكل (9-1): مطياف الوميض Fluorescence spectrometer


وفي هذا المطياف يتم استخدام حزمة من الضوء - عادة ما تكون في نطاق الأشعة فوق البنفسجية – تمر هذه الحزمة على العينة ، فيحدث امتصاص absorption لهذا الطيف مما يترتب عليه حدوث اثارة للألكترونات excitationفي جزيئات المركب نتيجة الطاقة الممتصة ثم تعود هذه الاليكترونات الى الحالة المستقرة مرة أخرى ground state وذلك عن طريق اعادة بث أو انبعاث الطاقة الممتصة مرة أخرى emission في صورة وميض fluorescence ولكن الطاقة المنبعثة تكون أقل من الطاقة الممتصة وكذلك يكون طول موجة الطيف المنبعث أكبر من طول موجة الطيف الممتص ، فبينما يكون الطيف الممتص في نطاق الأشعة فوق البنفسجية نجد أن الطيف المنبعث قد يصل الى نطاق الطيف المرئي والذي يتم كشفه بواسطة كشاف الوميض (شكل 9- 2 ).




شكل (9- 2): امتصاص وانبعاث الطاقة بواسطة أليكترونات الذرة






نظرية عمل مطياف الوميض:
يوجد عدد قليل نسبيا من المركبات التي لها خاصية الوميض أو الاستضواء ، مثل :- مركبات الأفلاتوكسينات aflatoxins ، والريبوفلافينriboflavin ، والمركبات الهيدروكربونية الأروماتية العديدة الأنويةpolynuclear aromatic hydrocarbons . وهذه المركبات يمكن كشفها بواسطة مطياف الوميض.

أما المركبات التي لا تمتلك خاصية الوميض ، مثل :- الأمينات الأليفاتية aliphatic amines ، أو الأحماض acids يمكن تحويلها الى مشتقات فلوريسينية fluorescent derivatives باضافة مجموعة فلوروفور اليها fluorophore group

وقد ساهم استخدام هذا المطياف بنجاح في الكشف عن العديد من المركبات العضوية الأروماتية العديدة الأنوية في المياه المتخلفة عن المصانع waste water ، في تقدير المواد الفعالة في الأدوية والعقاقير ، وفي رصد وتتبع السموم الفطرية mycotoxins في الفول السوداني ومنتجاته وكذلك منتجات الحبوب المخزونة والتوابل والأعلاف الحيوانية وغيرها .

وعموما يستخدم مطياف الوميض في مجال الأبحاث الكيميائية ، والبيوكيميائية ، والطبية لتحليل المركبات العضوية ، كما يستخدم في تمييز الأورام الجلدية الحميدة والخبيثة.

ولكي نفهم ميكانيكية حدوث ظاهرة الوميض في مثل هذه المركبات يجب علينا النظر بعناية الى شكل (9- 3) حيث نجد أنه عند انتقال أليكترونات الذرة من حالة الثبات (E0) electronic ground state الى حالة الاثارة electronic excited state (E1) فانها تمر بمستويات اهتزازية (v0, v1, v2, v3 ) E0 في الحالة الأليكترونية المستقرة ثم تمر بمستويات اهتزازية أخرى (v0, v1, v2, v3) E1 في الحالة الأليكترونية المثارة.

أي أن حدوث انتقال أليكتروني الى مستوى طاقي عالي نتيجة الاثارة يصاحبه في نفس الوقت انتقال اهتزازي عالي الطاقة وكذلك يصاحبه انتقالات دورانية.


شكل (9- 3): الانتقالات الأليكترونية والانتقالات الاهتزازية والدورانية



وفي مطياف الوميض تمتص المادة المراد دراستها فوتونات ضوئية فيحدث لها اثارة من الحالة الأليكترونية المستقرة الى واحدة من الحالات الاهتزازية المختلفة في الحالة الأليكترونية المثارة.

وحدوث تصادم بين الجزيئات المثارة والجزيئات الأخرى يسبب فقد الطاقة الاهتزازية حتى تصل الجزيئات المثارة أليكترونيا الى أدنى مستوى اهتزازي لها في الحالة الأليكترونية المثارة (v0, v1, v2) E1 ، ثم تهبط مرة أخرى الى مستويات اهتزازية منخفضة في الحالة الأليكترونية المستقرة (v0, v1, v2) E0 مؤدية الى انبعاث فوتونات.

وبما أن الجزيئات يمكنها أن تهبط الى أي مستوى من المستويات الاهتزازية العديدة في الحالة الأليكترونية المستقرة فان الفوتونات المنبعثة يكون لها طاقات وترددات مختلفة عن بعضها البعض.

ولذلك فانه بتحليل الترددات المختلفة للضوء المنبعث مع الكثافة النسبية لكل تردد بواسطة طيف الاستضواء يمكن تقدير تركيب المستويات الاهتزازية المختلفة في الجزيء.

وبالتجربة يمكن قياس الترددات المختلفة للضوء المنبعث من العينة في صورة استضواء fluorescent light وذلك بتثبيت طول موجة الشعاع المسبب لعملية الاثارة excitation light ويطلق على هذه العملية تسجيل طيف الانبعاث emission spectrum ، أما قياس طيف الاثارة excitation spectrum فانه يتم عن طريق تسجيل عدد من أطياف الانبعاث عند أطوال موجية مختلفة من طيف الاثارة.


مكونات مطياف الوميض: يتكون مطياف الوميض (شكل 9-4) من الوحدات التالية:
• مصدر للطاقة Energy Source
• موحد موجات الاثارة Excitation monochromator
• خلية العينة Sample cell
• موحد موجات الانبعاث Emission monochromator
• الكشاف Detector
• المسجل Recorder