صنعت آزمایشگاه

صنعت آزمایشگاه

لوازم و تجهیزات آزماشگاهی

آزمایشگاه

آزمایشگاه تأسیساتی است که شرایط کنترل شده ای را فراهم می کند که در آن می توان تحقیقات علمی یا فناوری ، آزمایش ها و اندازه گیری ها را انجام داد. خدمات آزمایشگاهی در انواع مختلفی ارائه می شود: مطب پزشکان ، کلینیک ها ، بیمارستان ها و مراکز ارجاع منطقه ای و ملی.

آزمایشگاه پزشکی توسط موسسه تحصیلات تکمیلی زیست شناسی سرطان دانشگاه علوم پزشکی چین (تایوان) اداره می شود

آزمایشگاه تکنیک های زیست شناسی مولکولی در دانشکده زیست شناسی دانشگاه آدام میکیویچ در پوزنان

میز کار در آزمایشگاه شیمی

آزمایشگاه شوستر ، دانشگاه منچستر (آزمایشگاه فیزیک)

بررسی اجمالی
آزمایشگاههای مورد استفاده برای تحقیقات علمی به دلیل متفاوت بودن نیازهای متخصصان در زمینه های مختلف علمی و مهندسی اشکال مختلفی به خود می گیرند. آزمایشگاه فیزیک ممکن است دارای یک شتاب دهنده ذرات یا محفظه خلاء باشد ، در حالی که آزمایشگاه متالورژی می تواند دستگاهی برای ریخته گری یا پالایش فلزات یا آزمایش قدرت آنها باشد. یک شیمیدان یا زیست شناس ممکن است از یک آزمایشگاه مرطوب استفاده کند ، در حالی که آزمایشگاه روانشناس ممکن است یک اتاق با آینه های یک طرفه و دوربین های مخفی باشد که در آن می تواند رفتار را مشاهده کند. در بعضی از آزمایشگاه ها ، مانند مواردی که معمولاً توسط دانشمندان رایانه انجام می شود ، از رایانه ها (گاهی اوقات ابر رایانه ها) برای شبیه سازی یا تجزیه و تحلیل داده ها استفاده می شود. دانشمندان در زمینه های دیگر از آزمایشگاه های دیگری استفاده می کنند. مهندسان از آزمایشگاه ها و همچنین برای طراحی ، ساخت و آزمایش دستگاه های تکنولوژیکی استفاده می کنند.

آزمایشگاه های علمی را می توان به عنوان اتاق تحقیق و فضاهای یادگیری در مدارس و دانشگاه ها ، صنعت ، دولت یا امکانات نظامی و حتی در کشتی ها و فضاپیماها یافت.

با وجود مفهوم اساسی آزمایشگاه به عنوان یک فضای محدود برای متخصصان ، اصطلاح "آزمایشگاه" نیز به طور فزاینده ای در فضاهای کارگاهی مانند آزمایشگاه های زندگی ، آزمایشگاه های فاب یا هکرها مورد استفاده قرار می گیرد که در آن افراد برای کار درمورد مشکلات اجتماعی یا ساخت نمونه های اولیه استفاده می شوند. کار مشترک یا به اشتراک گذاری منابع این پیشرفت از رویکردهای مشارکتی جدید در زمینه علم و نوآوری الهام گرفته و به روشها و مفاهیم طراحی کاربر محور متکی است مانند نوآوری Open یا نوآوری کاربر یکی از ویژگی های بارز کار در آزمایشگاه های باز ، پدیده های ترجمه است که با سوابق مختلف و سطح تخصص افراد درگیر انجام می شود.

تاریخ
موارد اولیه "آزمایشگاه ها" که به زبان انگلیسی ضبط شده بود ، شامل کیمیاگری و تهیه دارو بود.

ظهور Big Science در طول جنگ جهانی دوم ، اندازه آزمایشگاهها و تجهیزات علمی را افزایش داد و شتابدهنده ذرات و دستگاههای مشابه را معرفی کرد.

آزمایشگاههای اولیه
اولین آزمایشگاه طبق شواهد موجود ، آزمایشگاه خانگی فیثاگوراس ساموس ، فیلسوف و دانشمند مشهور یونانی است. این آزمایشگاه زمانی ایجاد شد که فیثاگوراس آزمایشاتی درمورد صدای صدا و لرزش رشته انجام داد.

در نقاشی لوئیز پاستور توسط آلبرت ادلفلت در سال 1885 ، لوئیز پاستور با مقایسه یك نت در دست چپ خود با بطری پر از جامد در دست راست خود ، و نداشتن وسایل محافظ شخصی شخصی نشان داده شده است.

تحقیقات در تیم ها از قرن 19 آغاز شد و بسیاری از تجهیزات جدید در قرن 20 توسعه یافت.

آزمایشگاه کیمیاگری زیرزمینی قرن شانزدهم در سال 2002 به طور تصادفی کشف شد. اعتقاد بر این بود که رودولف دوم ، امپراتور روم مقدس صاحب آن بود. این آزمایشگاه با نام speculum alchemiae نامیده می شود و به عنوان موزه ای در پراگ نگهداری می شود.

آزمایشگاه شیمی قرن 18 ، از نوعی که آنتوان لاوویزایر و معاصرانش استفاده می کردند

توماس ادیسون در آزمایشگاه خود ، 1901

آزمایشگاهی در دهه 1970

آزمایشگاه شیمیایی در کالج بین المللی دانشگاه Mahidol از سال 2009

اوایل دهه 2000 پیشخوان در آزمایشگاه شیمیایی ، کالج بین المللی دانشگاه Mahidol ، تایلند

آزمایشگاه شیمی آلی در دانشگاه علمی کاربردی آخن ، پردیس جلیچ ، آلمان

تکنیک
تکنیک های آزمایشگاهی مجموعه ای از رویه های مورد استفاده در علوم طبیعی مانند شیمی ، زیست شناسی ، فیزیک برای انجام آزمایش است ، همه آنها از روش علمی پیروی می کنند. در حالی که برخی از آنها استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده از شیشه های آزمایشگاهی گرفته تا دستگاه های برقی را شامل می شوند و برخی دیگر به تجهیزات خاص یا گران تری نیاز دارند.

تجهیزات و لوازم

تجهیزات آزمایشگاهی به ابزارها و تجهیزات مختلفی که دانشمندان شاغل در آزمایشگاه هستند استفاده می شود:

تجهیزات کلاسیک شامل ابزاری از قبیل مشعل های بنزن و میکروسکوپ ها و همچنین تجهیزات ویژه ای مانند اتاق های تهویه عمل ، اسپکتروفتومتر و کالری سنج می باشد.

آزمایشگاههای شیمیایی

• ظروف آزمایشگاهی مانند لیوان یا بطری معرف
• دستگاههای تحلیلی به عنوان HPLC یا اسپکتروفتومتر

آزمایشگاههای زیست شناسی مولکولی + آزمایشگاههای علوم زندگی

• اتوکلاو
• میکروسکوپ
• سانتریفیوژها
• میکسر و میکسر
• پیپت
• چرخه های حرارتی (PCR)
• فوتومتر
• یخچال و فریزر
• دستگاه تست جهانی
• فریزرهای ULT
• انکوباتورها
• بیوراکتور
• کابینت ایمنی بیولوژیکی
• ابزارهای توالی
• هودهای بخاری
• محفظه محیطی
• رطوبت ساز
• مقیاس وزن
• معرفها (عرضه)
• نکات پیپت (عرضه)
• مواد پلیمری (عرضه) مواد مصرفی برای مقادیر کم (مقیاس μL و میلی لیتر) ، عمدتا استریل

از تجهیزات آزمایشگاهی معمولاً برای انجام آزمایش یا انجام اندازه گیری و جمع آوری داده ها استفاده می شود. تجهیزات بزرگتر یا پیشرفته تر معمولاً یک ابزار علمی نامیده می شوند.

سه آبجو ، یک فلاسک ارلنمایر ، یک استوانه فارغ التحصیل و یک فلاسک حجمی

چراغ بنزن

یک مشعل بنزن ، به نام رابرت بونسن ، یک قطعه معمولی از تجهیزات آزمایشگاهی است که یک شعله واحد گاز باز تولید می کند ، که برای گرم کردن ، عقیم سازی و احتراق استفاده می شود.

این گاز می تواند گاز طبیعی (که عمدتا متان است) یا گاز مایع مایع مانند پروپان ، بوتان یا مخلوطی از هر دو باشد.

مشعل بنزن با شیر سوزن. میلگرد شیلنگ لوله گاز در سمت چپ است و شیر سوزن برای تنظیم جریان گاز در طرف مقابل است. ورودی هوا در این مدل خاص با چرخاندن بشکه تنظیم می شود و بدین ترتیب حفره های عمودی در پایه را باز یا بسته می کنید.
از گرمایش استفاده می کند
عقیم سازی
احتراق
موارد مرتبط بشقاب داغ
مانتوی گرمایش
مشعل مکر-فیشر
مشعل teclu

تاریخ
در سال 1852 دانشگاه هایدلبرگ بونسن را استخدام كرد و به او وعده ساخت آزمایشگاه جدید داد. شهر هایدلبرگ نصب روشنایی خیابان های زغال سنگ و خیابان را آغاز کرده بود ، بنابراین دانشگاه خطوط بنزین را به آزمایشگاه جدید گذاشت.

طراحان ساختمان قصد داشتند از گاز نه تنها برای روشنایی ، بلکه در مشعلها نیز برای انجام آزمایشگاهها استفاده کنند. برای هر لامپ مشعل مطلوب بود که دما را به حداکثر برساند و درخشندگی را به حداقل برساند. با این حال ، لامپهای موجود در آزمایشگاههای موجود نه تنها از نظر حرارت شعله ، بلکه از نظر اقتصادی و سادگی نیز مطلوب هستند.

در حالی که این ساختمان در اواخر سال 1854 در حال ساخت بود ، بونسن اصول طراحی خاصی را به مکانیک دانشگاه ، پیتر دساگا پیشنهاد داد و از او خواست که یک نمونه اولیه را بسازد. اصول مشابه در طراحی مشعل قبلی توسط مایکل فارادی و همچنین در دستگاهی که در سال 1856 توسط مهندس بنزین R. W. Elsner ثبت اختراع شده بود مورد استفاده قرار می گرفت. طراحی Bunsen / Desaga موفق شد با مخلوط کردن گاز با هوا به صورت کنترل شده و قبل از احتراق ، شعله ای گرم و بدون دود بدون لامپ ایجاد کند. دساگا شکافهای قابل تنظیم برای هوا را در پایین مشعل استوانه ای ایجاد کرد که شعله آتش در بالای آن قرار دارد. در آن زمان که ساختمان در اوایل سال 1855 افتتاح شد ، دگزاگا 50 دانش آموز را برای شاگردان بونسن ایجاد کرده بود. دو سال بعد Bunsen توضیحی را منتشر کرد و خیلی از همکارانش خیلی زود این طرح را پذیرفتند. مشعل های بنیسن اکنون در آزمایشگاه های سراسر دنیا استفاده می شوند.

عمل

دستگاه مورد استفاده امروزه با خیال راحت جریان دائمی از گاز قابل اشتعال مانند گاز طبیعی (که عمدتا متان است) یا یک گاز مایع مایع مانند پروپان ، بوتان یا مخلوطی از هر دو را می سوزاند.

میلگرد شیلنگ با لوله لاستیکی به نازل گاز روی نیمکت آزمایشگاهی وصل شده است. بیشتر نیمکت های آزمایشگاهی مجهز به نازل های گازی متعدد هستند که به منبع گاز مرکزی متصل هستند ، و همچنین نازل های خلاء ، نیتروژن و بخار دارند. سپس گاز از طریق یک سوراخ کوچک در انتهای بشکه از طریق پایه جریان می یابد و به سمت بالا هدایت می شود. شکاف های باز در قسمت انتهای لوله وجود دارد تا هوا را با استفاده از اثر ونتوری وارد جریان هوا کند و بنزین در بالای لوله یک بار توسط یک شعله یا جرقه می سوزد. متداول ترین روش های روشنایی مشعل استفاده از کبریت یا فندک گاز است.

مقدار هوای مخلوط شده با جریان گاز بر کامل بودن واکنش احتراق تأثیر می گذارد. هوا كمتر واكنش ناقص و در نتيجه خنك تر مي كند ، در حالي كه جريان گازي كه به خوبي با هوا مخلوط شده است ، اكسيژن را به مقدار استوكيومتري و در نتيجه واكنش كامل و داغ تر فراهم مي كند. جریان هوا را می توان با باز یا بستن شکاف های شکاف در پایه بشکه کنترل کرد ، مشابه عملکرد آن با خفه شدن در یک کاربوتور.

شعله های آتش سوز bunsen به جریان هوا در سوراخ های گلو بستگی دارد (در طرف مشعل ، نه شیر سوزن برای جریان گاز): 1. سوراخ هوا بسته شده (شعله ایمنی مورد استفاده برای روشنایی یا پیش فرض) ، 2. سوراخ هوا کمی باز ، 3. سوراخ هوا نیمه باز ، 4. سوراخ هوا کاملاً باز (شعله آبی غرق).
 

اگر یقه در قسمت انتهایی لوله تنظیم شود تا هوای بیشتری بتواند قبل از احتراق با گاز مخلوط شود ، شعله داغ تر خواهد سوخت و در نتیجه آبی ظاهر می شود. در صورت بسته بودن سوراخ ها ، گاز فقط در نقطه احتراق با هوای محیط مخلوط می شود ، یعنی تنها پس از خروج لوله در قسمت بالا. این مخلوط کاهش یافته ، واکنشی ناقص را ایجاد می کند و زرد خنک تر اما روشن تری تولید می کند ، که اغلب "شعله ایمنی" یا "شعله درخشان" نامیده می شود. شعله زرد به دلیل وجود ذرات دوده کوچک در شعله ، که در اثر لامپ ها گرم می شوند ، درخشان است. شعله زرد به عنوان "کثیف" در نظر گرفته می شود زیرا بر روی هر آنچه که گرم می شود لایه ای از کربن باقی می گذارد. هنگامی که مشعل تنظیم می شود تا شعله ای گرم و آبی ایجاد کند ، در برابر برخی زمینه ها تقریباً قابل مشاهده نیست. گرمترین قسمت شعله ، نوک شعله داخلی است ، در حالی که جالبترین کل شعله داخلی است. با باز کردن شیر سوزن ، میزان جریان گاز سوخت از طریق لوله افزایش می یابد و اندازه شعله را افزایش می دهد. با این حال ، اگر جریان هوا نیز تنظیم نشود ، دمای شعله کاهش می یابد زیرا در حال حاضر مقدار زیادی از گاز با همان مقدار هوا مخلوط می شود و گرسنه شعله اکسیژن را می گیرد.

به طور کلی ، مشعل زیر یک سه پایه آزمایشگاهی قرار می گیرد ، که از یک لیوان یا ظرف دیگر پشتیبانی می کند. برای محافظت از سطح نیمکت آزمایشگاهی ، این مشعل اغلب روی یک تشک عایق حرارتی قرار می گیرد.

یک سوز بنزن نیز در آزمایشگاه های میکروبیولوژی برای استریل کردن قطعات تجهیزات و تولید یک نسخه جدیدی که آلودگی های موجود در هوا را به دور از محل کار مجبور می کند ، استفاده می شود.

مشعل بنزن در زیر سه پایه قرار دارد

انواع مختلف
مشعلهای دیگر بر اساس همین اصل وجود دارند. مهمترین گزینه برای مشعل بنزن عبارتند از:

مشعل teclu قسمت پایین لوله آن مخروطی است که مهره پیچ دور آن زیر پایه آن است. این شکاف که با فاصله بین مهره و انتهای لوله تنظیم شده است ، هجوم هوا را به شکلی شبیه به شکافهای باز مشعل بنزن تنظیم می کند. مشعل Teclu ترکیبی بهتر از هوا و سوخت را فراهم می کند و می تواند دمای شعله بالاتر را نسبت به مشعل بنزن بدست آورد.
مشعل مکر - قسمت پایینی لوله آن دارای دهانه های بیشتر با سطح مقطع بزرگتر است ، هوای بیشتری را می پذیرد و اختلاط بهتر هوا و گاز را تسهیل می کند. لوله گسترده تر است و قسمت بالای آن با یک شبکه سیم پوشانده شده است. شبکه شعله را با یک پاکت خارجی مشترک از شعله شعله های کوچکتر جدا می کند و همچنین مانع از برگشت فلاش به قسمت انتهایی لوله می شود که این خطر در نسبت هوای زیاد به سوخت و خطر زیاد است و حداکثر سرعت جذب هوا را در یک محدود می کند. مشعل معمولی بنزن. در صورت استفاده صحیح دمای شعله تا 1100-1200 درجه سانتیگراد (2000-2200 درجه فارنهایت) قابل دستیابی است. این شعله برخلاف مشعلهای بنزن یا تیزلو نیز بدون سر و صدا می سوزد.
مشعل تیریل - پایه مشعل دارای شیر سوزنی است که امکان تنظیم گاز مصرفی را مستقیماً از مشعل و نه از منبع گاز فراهم می کند. حداکثر دمای شعله می تواند به 1560 درجه سانتی گراد برسد.

میکروسکوپ

میکروسکوپ (از یونان باستان: میکروس ، میکروس ، "کوچک" و σκοπεῖν ، اسکوپین ، "برای نگاه کردن" یا "دیدن") ابزاری است که برای دیدن اشیاء بسیار کوچک استفاده می شود تا با چشم غیر مسلح دیده شود. میکروسکوپ علمی تحقیق در مورد اشیاء کوچک و سازه ها با استفاده از چنین ابزاری است. میکروسکوپی به معنای نامرئی بودن در چشم است ، مگر اینکه به کمک میکروسکوپ کمک شود.

میکروسکوپ های زیادی وجود دارد و ممکن است به روش های مختلفی گروه بندی شوند. یک روش این است که نحوه تعامل ابزارها با یک نمونه برای ایجاد تصاویر ، یا با ارسال یک پرتوی نور یا الکترون به یک نمونه در مسیر نوری آن ، یا با اسکن به طول ، و یک فاصله کوتاه از سطح نمونه با استفاده از کاوشگر متداول ترین میکروسکوپ (و اولین مورد اختراع) میکروسکوپ نوری است که از نور برای عبور از یک نمونه برای تولید تصویر استفاده می کند. میکروسکوپهای فلورسانس دیگر ، میکروسکوپ الکترونی (هم میکروسکوپ الکترونی انتقال و هم میکروسکوپ الکترونی روبشی) و انواع مختلف میکروسکوپ پروب روبشی هستند.

میکروسکوپ
از مشاهده نمونه کوچک استفاده می کند
آزمایش های قابل توجه کشف سلول ها
میکروسکوپ نوری میکروسکوپ نوری

تاریخ
اگرچه اشیاء شبیه به لنزها به 4000 سال برمی گردد و در یونان نیز از خصوصیات نوری کره های پر از آب (قرن 5 قبل از میلاد) و متعاقب آن قرن ها نوشته های مربوط به اپتیک وجود دارد ، اما اولین استفاده شناخته شده از میکروسکوپ های ساده (ذره بین) به سالهای قبل باز می گردد. استفاده گسترده از لنزها در عینک در قرن سیزدهم. اولین نمونه های شناخته شده میکروسکوپ های ترکیبی ، که یک عدسی هدف در نزدیکی نمونه با یک چشم را برای مشاهده یک تصویر واقعی ترکیب می کنند ، در اروپا در حدود سال 1620 ظاهر شد. چندین چرخش در اطراف مراکز دیدنی و جذاب در هلند از جمله ادعا می شود که در سال 1590 توسط Zacharias Janssen اختراع شد (ادعای پسرش) و / یا پدر Zacharias ، هانس مارتنز ، ادعا می کند که توسط همسایه و سازنده عینک رقیب خود اختراع شده است. هانس لیپرشی (که در سال 1608 برای اولین ثبت اختراع تلسکوپ متقاضی شد) و ادعا می کند که توسط مهاجمی کرنلیس درببل اختراع شده است که گفته می شود در سال 1619 در لندن نسخه ای داشت. گالیله گالیله (که بعضا بعنوان مخترع میکروسکوپ مرکب نیز ذکر شده است) پیدا کرده است. بعد از سال 1610 که وی می تواند تلسکوپ خود را به سمت مشاهده اشیاء کوچک متمرکز کند و پس از دیدن میکروسکوپ مرکب ساخته شده توسط دربال در سال 1624 که در رم به نمایش گذاشته شده بود ، نسخه بهبود یافته خود را ساخت. جیووانی فابر نام میکروسکوپ را برای میکروسکوپ مرکب گالیله به آکوادمیا معرفی کرد. dei Lincei در سال 1625 (گالیله آن را "occhiolino" یا "چشم کوچک" خوانده بود).

میکروسکوپ قرن 18 از Musée des Arts و Métiers ، پاریس

ظهور میکروسکوپ های سبک مدرن
اولین گزارش مفصلی از آناتومی میکروسکوپی بافت ارگانیک مبتنی بر استفاده از میکروسکوپ تا سال 1644 در فیلم L'occhio della mosca ، Giambattista Odierna یا The Fly's Eye مشاهده نشد.

این میکروسکوپ تا سالهای 1660 و 1670 هنگامی که طبیعت گرایان در ایتالیا ، هلند و انگلیس شروع به استفاده از آنها برای مطالعه زیست شناسی کردند ، هنوز تا حدودی یک موضوع جدید بودند. دانشمند ایتالیایی ، مارچلو مالپگی ، که پدر تاریخ بافت شناسی توسط برخی مورخان زیست شناسی خوانده می شود ، تجزیه و تحلیل خود را درباره ساختارهای بیولوژیکی با ریه ها آغاز کرد. میکروگرافیا رابرت هوک ، تأثیر بسیار بزرگی داشت ، عمدتا به دلیل تصاویر چشمگیر آن. سهم قابل توجهی از آنتونی ون لیوونوئک حاصل شد که با استفاده از یک میکروسکوپ لنز ساده تنها به 300 برابر بزرگنمایی رسید. او یک لنز شیشه ای بسیار کوچک شیشه ای را بین سوراخ های دو صفحه فلزی پیچ خورده به هم ساندویچ کرد و با یک سوزن قابل تنظیم توسط پیچ پیچ برای اتصال نمونه نصب کرد. سپس ، Van Leuwuwhoek سلولهای قرمز خون (پس از یان Swammerdam) و اسپرم را دوباره کشف کرد و به محبوبیت استفاده از میکروسکوپ ها برای مشاهده زیرساخت های بیولوژیکی کمک کرد. در 9 اکتبر 1676 ، ون لیوونهاوک از کشف میکروارگانیسم ها خبر داد.

عملکرد میکروسکوپ نوری بستگی به کیفیت و استفاده صحیح از سیستم لنزهای کندانسور برای تمرکز نور بر روی نمونه و لنزهای هدف برای گرفتن نور از نمونه و شکل دادن به تصویر دارد. ابزارهای اولیه تا اواخر قرن نوزدهم تا اوایل قرن بیستم کاملاً مورد استقبال و توسعه قرار گرفت و تا زمان لامپ های برقی به عنوان منابع نوری در دسترس بودند محدود بود. در اوت 1893 ، کوهلر یک اصل کلیدی از نورپردازی نمونه ، روشنایی کوهلر را ایجاد کرد ، که برای دستیابی به محدودیتهای نظری وضوح برای میکروسکوپ نوری بسیار اساسی است. این روش از نورپردازی نمونه حتی نور را تولید می کند و بر کنتراست و وضوح محدود اعمال شده توسط تکنیک های اولیه روشنایی نمونه غلبه می کند. تحولات بیشتر در روشنایی نمونه از کشف تضاد فاز توسط Frits Zernike در سال 1953 و روشنایی کنتراست تداخل توسط Georges Nomarski در سال 1955 حاصل شد. هر دوی اینها امکان تصویربرداری از نمونه های شفاف و غیرقابل استفاده را می دهند.

میکروسکوپ ترکیب دو چشمی کارل زایس ، 1914

میکروسکوپ الکترونی
در اوایل قرن بیستم جایگزین مهمی برای میکروسکوپ نوری ایجاد شد ، ابزاری که از پرتو الکترونها به جای نور برای تولید یک تصویر استفاده می کند. فیزیکدان آلمانی ، ارنست روسکا با همکاری مهندس برق ماکس نول ، اولین میکروسکوپ الکترونی نمونه اولیه را در سال 1931 ، یک میکروسکوپ الکترونی انتقال (TEM) ایجاد کرد. میکروسکوپ الکترونی عبوری بر روی اصول مشابه با میکروسکوپ نوری کار می کند اما از الکترون ها به جای نور و الکترومغناطیس در جای لنزهای شیشه ای استفاده می کند. استفاده از الکترون ها به جای نور ، وضوح بسیار بالاتری را امکان پذیر می کند.

میکروسکوپ الکترونی عبوری انتقال به سرعت در سال 1935 با پیشرفت میکروسکوپ الکترونی روبشی توسط Max Knoll دنبال شد. اگرچه TEM ها قبل از جنگ جهانی دوم برای تحقیقات مورد استفاده قرار می گرفتند و پس از آن رایج می شدند ، اما SEM تا سال 1965 از نظر تجاری در دسترس نبود.

میکروسکوپ های الکترونیکی انتقال پس از جنگ جهانی دوم محبوب شدند. ارنست روسکا ، مشغول کار در زیمنس ، اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری تجاری را توسعه داد و در دهه 50 ، کنفرانس های علمی بزرگ در مورد میکروسکوپ الکترونی انجام شد. در سال 1965 ، اولین میکروسکوپ الکترونی روبشی تجاری توسط استاد سر چارلز اوتلی و دانشجوی تحصیلات تکمیلی وی گری استوارت ساخته شد و توسط شرکت ابزارهای کمبریج به عنوان "Stereoscan" به بازار عرضه شد.

یکی از جدیدترین کشفهای انجام شده در مورد استفاده از میکروسکوپ الکترونی ، توانایی شناسایی ویروس است. از آنجا که این میکروسکوپ تصویری شفاف و واضح از اندامک های کوچک تولید می کند ، در میکروسکوپ الکترونی دیگر نیازی به معرف برای مشاهده ویروس یا سلولهای مضر نیست و در نتیجه راهی مؤثرتر برای تشخیص عوامل بیماری زا ایجاد می شود.

میکروسکوپ الکترونی ساخته شده توسط ارنست روسکا در سال 1933

میکروسکوپ پروب اسکن
از سال 1981 تا 1983 Gerd Binnig و Heinrich Rohrer در IBM در زوریخ ، سوئیس برای مطالعه پدیده تونل کوانتومی کار کردند. آنها یک ابزار عملی ایجاد کردند ، یک میکروسکوپ کاوشگر اسکن از تئوری کوانتومی کوانتومی ، که نیروهای بسیار کوچکی را که بین یک کاوشگر و سطح یک نمونه رد و بدل شده بود ، می خواند. کاوشگر آنقدر به سطح نزدیک می شود که الکترون ها می توانند بطور مداوم بین کاوشگر و نمونه جریان پیدا کنند و جریان را از سطح به کاوش تبدیل کنند. میکروسکوپ در ابتدا به دلیل ماهیت پیچیده توضیحات تئوری اساسی مورد استقبال خوبی قرار نگرفت. در سال 1984 جری Tersoff و D.R. هامن ، در حالی که در آزمایشگاه های Bell & AT در موری هیل ، نیوجرسی شروع به چاپ مقالاتی کرد که تئوری را با نتایج تجربی به دست آمده از ساز گره می زند. این مورد از نزدیک در سال 1985 با عملکرد ابزارهای تجاری دنبال شد ، و در سال 1986 با اختراع میکروسکوپ نیروی اتمی Gerd Binnig ، Quate و Gerber و سپس جایزه نوبل Binnig و Rohrer در فیزیک برای SPM.

انواع جدیدی از میکروسکوپ پروب اسکن همچنان به عنوان توانایی ماشینکاری کاوشگرها و نکات بسیار ریز پیشرفت کرده اند.

میکروسکوپهای فلورسانس
جدیدترین تحولات در میکروسکوپ نوری تا حد زیادی در ظهور میکروسکوپ فلورسانس در زیست شناسی است. در دهه های آخر قرن بیستم ، به ویژه در دوران پس از ژنومی ، تکنیک های زیادی برای رنگ آمیزی فلورسنت ساختارهای سلولی ایجاد شد. گروههای اصلی تکنیکها شامل رنگ آمیزی شیمیایی هدفمند ساختارهای سلولی خاص هستند ، به عنوان مثال ، ترکیب شیمیایی DAPI برای برچسب زدن DNA ، استفاده از آنتی بادی های کونژوگه شده با خبرنگاران فلورسنت ، دیدن ایمونوفلورسانس و پروتئین های فلورسنت مانند پروتئین فلورسنت سبز. این تکنیک ها از این فلوروفورهای مختلف برای تجزیه و تحلیل ساختار سلولی در سطح مولکولی در هر دو نمونه زنده و ثابت استفاده می کنند.

ظهور میکروسکوپ فلورسانس منجر به ایجاد یک طراحی جدید میکروسکوپ مدرن ، میکروسکوپ کانفوکال شد. این اصل در سال 1957 توسط ماروین مینسکی ثبت اختراع شد ، اگرچه فناوری لیزر کاربرد عملی این تکنیک را محدود کرد. تا سال 1978 بود که توماس و کریستف کرمر اولین میکروسکوپ اسکن لیزر کانفوکال عملی را توسعه دادند و این تکنیک به سرعت در دهه 1980 محبوبیت خود را بدست آورد.

میکروسکوپ فلورسانس با برجک مکعب فیلتر در بالای لنزهای هدف ، همراه با یک دوربین.

میکروسکوپ های با وضوح فوق العاده
تحقیقات زیادی که در حال حاضر انجام شده است (در اوایل قرن بیست و یکم) بر روی تکنیک های میکروسکوپ نوری ، بر توسعه آنالیز ابرشاطی نمونه برچسب فلورسانس متمرکز شده است. نورپردازی ساخت یافته می تواند وضوح حدود دو تا چهار برابر را بهبود بخشد و تکنیک هایی مانند میکروسکوپ کاهش انتشار تحریک (STED) به وضوح میکروسکوپ های الکترونیکی نزدیک می شوند. این امر به این دلیل اتفاق می افتد که حد پراش از نور یا تحریک اتفاق می افتد و باعث می شود تا وضوح آن دو برابر شود تا فوق اشباع شود. استفان هل برای توسعه تکنیک STED به همراه اریک بتزیگ و ویلیام Monerner که میکروسکوپ فلورسانس را برای تجسم تک مولکولی تطبیق داده بودند ، جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند.

میکروسکوپ اشعه ایکس
مقاله اصلی: میکروسکوپ اشعه ایکس
میکروسکوپ های اشعه ایکس ابزارهایی هستند که از اشعه الکترومغناطیسی معمولاً در باند اشعه ایکس نرم برای اشیاء تصویر استفاده می کنند. پیشرفت های تکنولوژیکی در اپتیک لنزهای اشعه ایکس در اوایل دهه 1970 ، این ابزار را به یک گزینه تصویربرداری مناسب تبدیل کرد. آنها اغلب در توموگرافی (برای دیدن توموگرافی میکرو محاسبه شده) مورد استفاده قرار می گیرد تا تصاویر سه بعدی از اشیاء ، از جمله مواد بیولوژیکی که از نظر شیمی ثابت نشده اند ، تولید شود. در حال حاضر تحقیقات به منظور بهبود نوری برای اشعه ایکس سخت که قدرت نفوذ بیشتری دارند انجام می شود.

انواع

میکروسکوپ ها را می توان به چندین کلاس مختلف تفکیک کرد. یک گروه بندی بر اساس آنچه در ایجاد نمونه برای ایجاد تصویر است ، یعنی نور یا فوتون (میکروسکوپ نوری) ، الکترون (میکروسکوپ الکترونی) یا یک کاوشگر (میکروسکوپ پروب اسکن) براساس آنچه در نمونه تعامل دارد ، انجام می شود. از طرف دیگر میکروسکوپ ها را می توان بر اساس اینکه آیا نمونه را از طریق یک نقطه اسکن (میکروسکوپ های نوری کانفوکال ، میکروسکوپ های الکترونی روبشی و میکروسکوپ های پروب اسکن) طبقه بندی می کنند یا نمونه را یکباره تجزیه و تحلیل می کنند (میکروسکوپ های نوری وسیع میدان و میکروسکوپ های الکترونی انتقال).

میکروسکوپ های نوری وسیع میدان و میکروسکوپ های الکترونیکی انتقال هر دو از تئوری لنزها (نوری برای میکروسکوپ های نوری و لنزهای الکترومغناطیس برای میکروسکوپ های الکترونی) استفاده می کنند تا تصویر بزرگتر شده توسط عبور از امواج منتقل شده از طریق نمونه ، یا توسط نمونه منعکس شود. امواج مورد استفاده الکترومغناطیسی (در میکروسکوپ نوری) یا پرتوهای الکترونی (در میکروسکوپ های الکترونیکی) هستند. وضوح در این میکروسکوپها محدود به طول موج تابش مورد استفاده برای تصویربرداری از نمونه است ، در حالی که طول موج کوتاهتر وضوح بالاتری را نشان می دهد.

میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی ، مانند میکروسکوپ کانفوکال و میکروسکوپ الکترونی روبشی ، از لنزها برای متمرکز کردن نقطه ای از نور یا الکترون ها بر روی نمونه استفاده می کنند و سپس سیگنال های ایجاد شده توسط پرتو در تعامل با نمونه را تجزیه و تحلیل می کنند. سپس نقطه بر روی نمونه بررسی می شود تا یک ناحیه مستطیل شکل را تجزیه و تحلیل کند. بزرگنمایی تصویر با نمایش داده ها از اسکن یک ناحیه از نظر جسمی کوچک در صفحه نسبتاً بزرگ حاصل می شود. این میکروسکوپ ها همان حد رزولوشن یکسان با میکروسکوپ های نوری ، پروب و الکترون های میدان گسترده دارند.

میکروسکوپ های پروب اسکن همچنین یک نقطه واحد را در آنالیز تجزیه کرده و سپس پروب را بر روی یک ناحیه نمونه مستطیل اسکن می کنید تا یک تصویر ایجاد شود. از آنجا که این میکروسکوپها از تصویربرداری الکترومغناطیسی یا الکترونیکی برای تصویربرداری استفاده نمی کنند ، مشمول محدودیت رزولوشن یکسانی با میکروسکوپ های نوری و الکترونی نمی باشند.

انواع میکروسکوپ های نشان داده شده توسط اصول مسیر پرتو آنها

تکامل وضوح مکانی به دست آمده توسط میکروسکوپ های الکترونی نوری ، انتقال (TEM) و اصلاح شده توسط انحراف (ACTEM).

نوری
متداول ترین نوع میکروسکوپ (و اولین اختراع) میکروسکوپ نوری است. این یک ابزار نوری است که شامل یک یا چند لنز تولید تصویر بزرگ شده از نمونه ای که در صفحه کانونی قرار گرفته است. میکروسکوپ های نوری از شیشه های انکسار (گاهی اوقات پلاستیک یا کوارتز) برای متمرکز کردن نور بر روی چشم یا به یک آشکارساز نوری دیگر برخوردار هستند. میکروسکوپ های نوری مبتنی بر آینه به همان روش کار می کنند. بزرگنمایی معمولی یک میکروسکوپ نوری ، با فرض وجود نور مرئی ، حداکثر 1250 برابر با حداکثر وضوح نظری در حدود 0.250 میکرومتر یا 250 نانومتر است. این بزرگنمایی را تا 1500 برابر پوند محدود می کند. تکنیک های تخصصی (به عنوان مثال ، اسکن میکروسکوپ کانفوکال ، Vertico SMI) ممکن است از این بزرگنمایی فراتر رود اما وضوح پراش محدود است. استفاده از طول موج های کوتاه تر از نور ، مانند ماوراء بنفش ، یکی از راه های بهبود وضوح مکانی میکروسکوپ نوری است ، همانند دستگاه هایی مانند میکروسکوپ نوری روبشی نزدیک میدان.

Sarfus یک تکنیک نوری اخیر است که حساسیت یک میکروسکوپ نوری استاندارد را تا جایی افزایش می دهد که امکان مشاهده مستقیم فیلم های نانومتری (پایین به 0.3 نانومتر) و نانو اشیاء جدا شده (قطر تا 2 نانومتر) وجود دارد. این روش مبتنی بر استفاده از بسترهای بدون بازتاب برای میکروسکوپ نوری منعکس شده متقابل قطبی است.

نور ماوراء بنفش وضوح ویژگی های میکروسکوپی و همچنین تصویربرداری از نمونه هایی را که از نظر چشم شفاف هستند ، امکان پذیر می کند. از نور مادون قرمز نزدیک می توان برای تجسم مدار تعبیه شده در دستگاه های سیلیکون باند شده استفاده کرد ، زیرا سیلیکون در این منطقه از طول موج شفاف است.

در میکروسکوپ فلورسانس ، بسیاری از طول موج های نور از ماوراء بنفش تا مرئی می توانند مورد استفاده قرار گیرند تا نمونه ها از فلورسانس خارج شوند که امکان مشاهده توسط دوربین یا با دوربین های مخصوص حساس را فراهم می آورد.

سلولهای غیرمستقیم مشاهده شده توسط روشنگری معمولی (سمت چپ) در مقایسه با میکروسکوپ کنتراست فاز (راست).

میکروسکوپ کنتراست فاز یک روش نورپردازی میکروسکوپ نوری است که در آن تغییرات فاز کوچک در نوری که از طریق یک نمونه شفاف عبور می کند به دامنه یا تغییرات کنتراست در تصویر تبدیل می شوند. استفاده از کنتراست فاز نیازی به رنگ آمیزی برای مشاهده اسلایدها ندارد. این روش میکروسکوپ امکان مطالعه چرخه سلولی در سلولهای زنده را فراهم ساخت.

میکروسکوپ نوری سنتی اخیراً در میکروسکوپ دیجیتال تکامل یافته است. علاوه بر ، یا به جای آن ، مستقیماً دیدن جسم از طریق چشم ، از یک نوع سنسور شبیه به آن که در یک دوربین دیجیتال استفاده می شود برای به دست آوردن یک تصویر استفاده می شود ، که سپس در مانیتور رایانه نمایش داده می شود. این سنسورها بسته به برنامه کاربردی ، ممکن است از CMOS یا فناوری شارژ همراه (CCD) استفاده کنند.

میکروسکوپ دیجیتالی با میزان نور بسیار کم برای جلوگیری از آسیب دیدن در نمونه های بیولوژیکی آسیب پذیر با استفاده از دوربین های دیجیتالی حساس به فوتون موجود است. نشان داده شده است که یک منبع نوری که جفت فوتونهای درهم تنیده را فراهم می کند ، ممکن است خطر آسیب رساندن به نمونه های حساس به نور را به حداقل برساند. در این نرم افزار از تصویربرداری شبح با میکروسکوپ پراکنده فوتون ، نمونه با فوتون های مادون قرمز روشن می شود که هر یک از آنها بطور مکانی با یک شریک درهم و برهم در باند قابل مشاهده برای تصویربرداری کارآمد توسط یک دوربین شمارش فوتون در ارتباط است.

الکترون
دو نوع عمده میکروسکوپ الکترونی عبارتند از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEMs). آنها هر دو سری لنزهای الکترومغناطیسی و الکترواستاتیکی دارند تا یک پرتوی پر انرژی از الکترون ها را روی یک نمونه متمرکز کنند. در یک TEM ، الکترونها از میکروسکوپ نوری اولیه مشابه نمونه عبور می کنند. این امر به آماده سازی دقیق نمونه نیاز دارد ، زیرا الکترون ها توسط بیشتر مواد به شدت پراکنده می شوند. همچنین نمونه ها باید بسیار نازک (50-100 نانومتر) باشند تا الکترونها از آن عبور کنند. در بخشهای مختلف سلولهای آغشته به اسمی و فلزات سنگین غشای ارگانل و پروتئینهای واضح مانند ریبوزومها را نشان می دهند. با سطح وضوح 1/1 نانومتر ، نمایی دقیق از ویروس ها (3-300 نانومتر) و رشته DNA (عرض 2 نانومتر) به دست می آید. در مقابل ، SEM دارای سیم پیچ های شفاف برای اسکن سطح اجسام فله ای با یک پرتو الکترونی خوب است. بنابراین ، لزوماً نیازی به تقسیم نمونه نیست ، بلکه نیاز به پوشش با ماده مانند فلز سنگین دارد. این اجازه می دهد تا نماهای سه بعدی از سطح نمونه ها.

میکروسکوپ الکترونی مدرن انتقال

میکروگراف الکترونی انتقال از یک سلول تقسیم کننده تحت سیتوکینسیس

کاوشگر اسکن
انواع مختلف میکروسکوپهای کاوشگر اسکن از انواع متفاوتی که در اثر تعامل ایجاد می شوند ناشی می شود که یک کاوشگر کوچک اسکن می شود و با یک نمونه در تعامل است. این فعل و انفعالات یا حالت ها می توانند به عنوان تابعی از مکان روی سطح ضبط و یا نقشه برداری شوند تا نقشه مشخصه سازی را تشکیل دهند. سه نوع متداول میکروسکوپ کاوشگر اسکن میکروسکوپ های نیروی اتمی (AFM) ، میکروسکوپ های نوری اسکن نزدیک میدان (MSOM یا SNOM ، اسکن میکروسکوپ نوری در نزدیکی میدان) و اسکن میکروسکوپ های تونل زنی (STM) هستند. میکروسکوپ نیروی اتمی یک پروب ریز ، معمولاً از سیلیکون یا نیترید سیلیکون ، متصل به یک طناب دارد. کاوشگر بر روی سطح نمونه اسکن می شود و نیروهایی که باعث تعامل بین کاوشگر و سطح نمونه می شوند اندازه گیری و نقشه برداری می شوند. میکروسکوپ نوری در حال اسکن در نزدیکی میدان شبیه به AFM است اما کاوشگر آن از یک منبع نوری در یک فیبر نوری پوشیده از نوک تشکیل شده است که معمولاً دیافراگم برای عبور نور است. میکروسکوپ می تواند نور منتقل شده یا منعکس شده را برای اندازه گیری خواص نوری بسیار موضعی سطح ، معمولاً یک نمونه بیولوژیکی ضبط کند. میکروسکوپ های تونلینگ روبشی دارای نوک فلزی با یک اتم آپیکال هستند. نوک به یک لوله وصل می شود که جریان از آن جریان می یابد. نوک بر روی سطح یک نمونه رسانا اسکن می شود تا یک جریان تونل زنی جریان یابد. جریان با نوک کامپیوتر ثابت نگه داشته می شود و با حرکت ضبط شده نوک تصویری شکل می گیرد.

سطح برگ مشاهده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی.

انواع دیگر
اسکن میکروسکوپ های صوتی از امواج صوتی برای اندازه گیری تغییرات امپدانس آکوستیک استفاده می کنند. در اصل مشابه سونار ، از آنها برای کارهایی مانند کشف نقص در زیرزمینهای مواد از جمله مواردی که در مدارهای مجتمع یافت می شود استفاده می شود. در 4 فوریه 2013 مهندسان استرالیا "میکروسکوپ کوانتومی" ساختند که دقت بی نظیری را ارائه می دهد.

اتاق تهویه مطبوع

یک اتاق تهویه مطبوع (با نام جعبه اسکینر نیز شناخته می شود) یک دستگاه آزمایشگاهی است که برای بررسی رفتار حیوانات مورد استفاده قرار می گیرد. اتاق تهویه مطبوع توسط B. F. Skinner در حالی که دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه هاروارد بود ایجاد شد. این ممکن است از مطالعات جرزی کونورسکی الهام گرفته باشد. برای مطالعه هم تهویه عمل و هم تهویه کلاسیک استفاده می شود.

اسکینر اتاق عمل را به عنوان تنوع جعبه پازل که ابتدا توسط ادوارد توراندیک ایجاد شده بود ، ایجاد کرد.

جعبه اسکینر

جعبه اسکینر با 2 اهرم پاسخگو ، 2 چراغ نشانه ای ، 1 طبقه برق ، 1 چراغ خانه و 1 بلندگو بالاتر از قفس است

هدف
یک محفظه تهویه عمل به آزمایشگران اجازه می دهد تا با آموزش حیوانات موضوع ، رفتارهایی را آموزش دهند (آموزش) با انجام برخی از اقدامات (مانند فشار دادن یک اهرم) در پاسخ به محرک های خاص ، مانند سیگنال نور یا صدا. هنگامی که سوژه رفتار را به درستی انجام می دهد ، مکانیسم محفظه غذا یا پاداش دیگری را تحویل می دهد. در بعضی موارد ، سازوکار مجازاتی را برای پاسخ های نادرست یا گمشده تحویل می دهد. به عنوان مثال ، برای آزمایش چگونگی عملکرد تهویه مطبوع برای برخی مهرگان ، مانند مگسهای میوه ، روانشناسان از دستگاهی استفاده می کنند که به "جعبه گرما" معروف است. در اصل این همان شکل جعبه اسکینر را می گیرد ، اما جعبه از دو طرف تشکیل شده است: یک طرف که می تواند تغییر دما داشته باشد و طرف دیگر آن نباشد. به محض عبور بی مهرگان به طرفی كه می تواند تغییر دما داشته باشد ، منطقه گرم می شود. سرانجام ، بی مهرگان شرط می شوند تا در پهلو بمانند که دچار تغییر دما نشوند. این به حدی می رسد که حتی وقتی دما به پایین ترین نقطه خود تبدیل شود ، پرواز میوه هنوز از نزدیک شدن به آن منطقه از جعبه گرما خودداری می کند. این نوع دستگاهها به آزمایشگران اجازه می دهند تا از طریق مکانیسم های پاداش / مجازات ، مطالعات را در زمینه تهویه و آموزش انجام دهند.

ساختار
سازه ای که پوسته یک محفظه را تشکیل می دهد جعبه ای است که به اندازه کافی بزرگ باشد تا حیوان مورد استفاده به عنوان سوژه در آن راحت باشد. (حیوانات مدل مورد استفاده معمولاً شامل جوندگان - معمولاً موش آزمایشگاهی ، کبوترها و پرستاران) هستند. برای جلوگیری از تحریک محرک ها ، غالباً ضد صدا و ضد نور است.

اتاق های عمل حداقل یک عملوند (یا "manipulandum") و اغلب دو یا چند مورد دارند که می توانند به طور خودکار وقوع یک پاسخ یا عملکرد رفتاری را تشخیص دهند. اپرایان معمولی برای آغازگرها و موشها اهرمهای پاسخ هستند. در صورت فشار دادن اهرم ، انتهای مخالف سوئیسی را که توسط یک کامپیوتر یا دستگاه برنامه ریزی شده دیگر کنترل می شود ، بسته و بسته می کند. اپرایان معمولی برای کبوترها و پرندگان دیگر کلیدهای پاسخی با سوئیچ است که در صورت بسته بودن پرنده در کلید با نیروی کافی ، بسته می شود. حداقل مورد دیگر اتاق تهویه مطبوع این است که وسیله ای برای تحویل یک تقویت کننده اولیه (پاداش ، مانند غذا و غیره) یا محرک بی قید و شرط مانند غذا (معمولاً گلوله) یا آب دارد. همچنین می توانید سیگنال تحویل یک تقویت کننده تهویه مطبوع ، مانند یک LED (به عنوان مثال جکسون و هاکنبرگ 1996 را در مجله تحلیل تجربی رفتار به عنوان مثال) ثبت کنید.

با وجود چنین پیکربندی ساده ، یک عملوند و یک فیدر ، می توان بسیاری از پدیده های روانشناختی را مورد بررسی قرار داد. اتاقهای تهویه مطبوع مدرن معمولاً مانند بسیاری از اهرمهای پاسخ ، دو یا چند فیدر و دستگاههای متنوعی که قادر به تولید محرکهای زیادی هستند از جمله چراغ ، صدا ، موسیقی ، ارقام و نقشه ها بسیاری از اپراتورها را دارند. برخی از تنظیمات از پانل LCD برای تولید رایانه در انواع محرک های بصری استفاده می کنند.

بعضی از اتاق های عمل نیز می توانند از شبکه های برق یا کف استفاده کنند تا شوک به حیوانات وارد شود. یا چراغ هایی با رنگ های مختلف که اطلاعاتی در مورد زمان تهیه غذا ارائه می دهند. اگرچه استفاده از شوک غافل نیست ، ممکن است در کشورهایی که آزمایش حیوانات را تنظیم می کنند تصویب شود.

تأثیر تحقیق
اتاق های تهویه مطبوع در رشته های مختلف پژوهشی از جمله فارماکولوژی رفتاری متداول شده است. نتایج این آزمایشات بسیاری از رشته ها را خارج از روانشناسی ، مانند اقتصاد رفتاری آگاه می کند.

یک افسانه شهری در مورد اسکینر منتشر شد که دخترش دبورا را از طریق آزمایش مانند این مورد جنجالی می گذارد و باعث جنجال های زیادی می شود. دختر او بعداً این مسئله را نادیده گرفت و روشن كرد كه "مناقصه کودک" یا "كربن هوایی" اسكینر ، یك كلاس تختخواب برقی است.

برنامه های تجاری
دستگاه های حافظه و بازی های آنلاین گاهی اوقات به عنوان نمونه هایی از دستگاه های انسانی که از برنامه های پیشرفته تقویت شده برای تقویت پاداش اقدامات تکراری استفاده می کنند ، ذکر شده است.

خدمات شبکه های اجتماعی مانند گوگل ، فیس بوک و توییتر با استفاده از این تکنیک ها مشخص شده اند. منتقدین از اصطلاحاتی مانند بازاریابی اسکینر برای شیوه استفاده شرکتها از ایده ها برای نگه داشتن کاربران و استفاده از سرویس استفاده می کنند.

gamification ، تکنیک استفاده از عناصر طراحی بازی در زمینه های غیر بازی ، همچنین به عنوان استفاده از تهویه عمل و سایر تکنیک های رفتارگرایانه برای تشویق رفتارهای کاربر مورد نظر توصیف شده است.

جعبه اسکینر
گفته می شود که اسکینر گفته است که او نمی خواست نامگذاری شود. علاوه بر این ، وی معتقد بود كه كلارك هال و دانش آموزانش ییل این عبارت را ترك كردند: اسكینر اظهار داشت كه وی خود از این اصطلاح استفاده نمی كند و تا آنجا پیش رفت كه از هوارد هانت می خواست كه در یک سند منتشر شده از جعبه اهرم به جای "جعبه اسكینر" استفاده كند. .

طیف سنجی

در شیمی ، اسپکتروفتومتری اندازه گیری کمی از ویژگی های بازتاب یا انتقال یک ماده به عنوان تابعی از طول موج است. این خاص تر از اصطلاح کلی طیف سنجی الکترومغناطیسی است که در آن طیف سنجی با نور مرئی ، نزدیک ماوراء بنفش و مادون قرمز نزدیک مشاهده می شود ، اما تکنیک های طیف سنجی با حل زمان را پوشش نمی دهد.

اسپکتروفتومتر جدول بالا

Beckman IR-1 اسپکتروفتومتر ، حدود 1941

Beckman Model DB اسپکتروفتومتر (مدل پرتو دوتایی) ، 1960

اسپکتروفتومتر دستی که در صنعت گرافیک مورد استفاده قرار می گیرد.

بررسی اجمالی
اسپکتروفتومتری ابزاری است که بسته به میزان جذب نور توسط ترکیبات رنگی ، به تجزیه و تحلیل کمی مولکولها وابسته است. اسپکتروفتومتری از فوتومترها ، معروف به اسپکتروفتومتر استفاده می کند که می تواند شدت پرتو نور را به عنوان تابعی از رنگ آن (طول موج) اندازه گیری کند. از ویژگیهای مهم اسپکتروفتومترها پهنای باند طیفی (طیف وسیعی از رنگهایی که می تواند از طریق نمونه آزمایش منتقل شود) ، درصد انتقال نمونه ، محدوده لگاریتمی جذب نمونه و بعضی اوقات درصد درصد اندازه گیری بازتاب است.

اسپکتروفتومتر معمولاً برای اندازه گیری میزان انتقال یا بازتاب محلولها ، مواد جامد شفاف یا مات مانند شیشه جلا یا گازها استفاده می شود. اگرچه بسیاری از مواد بیوشیمیایی رنگی هستند ، مانند آنها ، نور مرئی را جذب می کنند و بنابراین می توانند با روش های رنگ سنجی اندازه گیری شوند ، حتی مواد بیوشیمیایی بی رنگ نیز اغلب می توانند به ترکیبات رنگی مناسب برای واکنش های رنگ آمیزی کروموژنیک برای تولید ترکیبات مناسب برای آنالیز رنگ سنجی تبدیل شوند. همچنین می توان برای اندازه گیری میزان انتشار در هر یک از محدوده های ذکر شده در نور که معمولاً حدود 200 نانومتر - 2500 نانومتر را با استفاده از کنترل ها و کالیبراسیون های مختلف پوشش می دهد ، طراحی کرد. در این محدوده از نور ، کالیبراسیون در دستگاه با استفاده از استانداردهایی که بسته به طول موج تعیین فوتومتریک ، در نوع متفاوت است ، لازم است.

نمونه ای از آزمایشی که طیف سنجی از آن استفاده می شود ، تعیین میزان تعادل یک محلول است. یک واکنش شیمیایی خاص در داخل محلول ممکن است در جهت رو به جلو و معکوس اتفاق بیفتد ، جایی که رجنتس محصولات و فرآورده ها را تشکیل می دهند و در واکنشگرها تجزیه می شوند. در بعضی مقاطع ، این واکنش شیمیایی به نقطه‌ای تعادل موسوم به نقطه تعادل خواهد رسید. به منظور تعیین غلظت مربوط به رجنتس ها و محصولات در این مرحله ، انتقال نور محلول را می توان با استفاده از اسپکتروفتومتری آزمایش کرد. میزان نوری که از محلول عبور می کند ، نشانگر غلظت برخی مواد شیمیایی است که اجازه عبور نور را نمی دهند.

جذب نور به دلیل تعامل نور با حالتهای الکترونیکی و لرزشی مولکول ها است. هر نوع مولکول دارای مجموعه ای از سطح انرژی منحصر به فرد است که با ترکیب پیوندهای شیمیایی و هسته های آن همراه است و در نتیجه نور از طول موج خاص یا انرژی جذب می کند و در نتیجه خواص طیفی بی نظیری را به همراه خواهد داشت. این بر اساس آرایش خاص و مشخص آن استوار است.

استفاده از اسپکتروفتومترها شامل زمینه های مختلف علمی از جمله فیزیک ، علوم مواد ، شیمی ، بیوشیمی ، مهندسی شیمی و زیست شناسی مولکولی است. آنها بطور گسترده در بسیاری از صنایع از جمله نیمه هادی ها ، ساخت لیزر و نوری ، چاپ و آزمایش پزشکی قانونی و همچنین در آزمایشگاه ها برای مطالعه مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. اسپکتروفتومتری اغلب در اندازه گیری فعالیت های آنزیم ، تعیین غلظت پروتئین ، تعیین ثابت های جنبشی آنزیمی و اندازه گیری واکنش های اتصال لیگاند استفاده می شود. در نهایت ، یک طیف سنج می تواند بسته به کنترل یا کالیبراسیون ، تعیین کند که چه مواد در یک هدف وجود دارد و چه مقدار از طریق محاسبه طول موج مشاهده می شود.

در نجوم ، اصطلاح اسپکتروفتومتری به اندازه گیری طیف یک جسم آسمانی اطلاق می شود که در آن مقیاس شار طیف به عنوان تابعی از طول موج کالیبره می شود ، معمولاً با مقایسه با مشاهده یک ستاره استاندارد اسپکتروفتومتری و برای جذب اصلاح می شود. نور توسط جو زمین

تاریخ
در سال 1940 توسط آرنولد ا. بكمان اختراع شد و اسپكتروفتومتر با كمك همكارانش در شركت خود در آزمايشگاه هاي ملي فني تاسيس شد كه در سال 1935 تاسيس شد و شركت سازنده بكمن و در نهايت بكمن كولتر شد. این به عنوان یک راه حل برای اسپکتروفتومترهای قبلی ایجاد شده که قادر به جذب صحیح ماوراء بنفش نبودند ، می آید. او با اختراع مدل A شروع می كرد كه در آن از منشور شیشه ای برای جذب نور UV استفاده می شد. یافت می شود که این نتایج نتایج مطلوبی به دست نیاورد ، بنابراین در مدل B ، تغییر شیشه به منشور کوارتز وجود داشت که باعث می شود نتایج بهتری جذب شود. از آنجا ، مدل C با تنظیم وضوح طول موج متولد شد که با تولید سه واحد از آن به پایان رسید. آخرین و محبوب ترین مدل ، Model D شد که اکنون به عنوان اسپکتروفتومتر DU که شامل جعبه ابزار است ، لامپ هیدروژن با پیوست ماوراء بنفش و تک رنگ بهتر شناخته می شود. این محصول از سال 1941 تا 1976 تولید شد و قیمت آن در سال 1941 723 دلار آمریکا بود (لوازم جانبی دور ماوراء بنفش گزینه ای با هزینه اضافی بود). به قول بروس مریفیلد ، برنده جایزه شیمی نوبل ، "این احتمالاً مهمترین ابزاری است که تاکنون در جهت پیشرفت علوم زیست شناسی ایجاد شده است."

پس از قطع شدن این کار در سال 1976 ، شرکت دیگری با نام Hewlett-Packard اولین اسپکتروفتومتر دیود-آرایه موجود در تجاری را در سال 1979 با نام HP 8450A ایجاد کرد. اسپکتروفتومتر دیود آرایه با اسپکتروفتومتر اصلی ایجاد شده توسط بکمن متفاوت است زیرا این اولین اسپکتروفتومتر کنترل شده از میکروپروسسور تک پرتو بود که طول موجهای مختلف را در یک زمان در ثانیه اسکن می کرد. این نمونه را با نور چند رنگی که نمونه آن بسته به خواص آن جذب می کند ، تابش می کند. سپس با استفاده از ردیف آرایه فتودودیود که منطقه طول موج طیف را تشخیص می دهد ، دوباره به آن منتقل می شود. از آن زمان ، ایجاد و اجرای دستگاههای اسپکتروفتومتری بسیار زیاد شده و به یکی از ابتکاری ترین ابزارهای زمان ما تبدیل شده است.

طراحی

دو کلاس اصلی دستگاه وجود دارد: پرتو منفرد و پرتو دوبل. یک اسپکتروفتومتر پرتوی دوتایی ، شدت نور را بین دو مسیر نوری مقایسه می کند ، یک مسیر حاوی یک نمونه مرجع و دیگری نمونه آزمایشی. اسپکتروفتومتر تک پرتو شدت نور نسبی پرتو را قبل و بعد از قرار دادن نمونه آزمایشی اندازه گیری می کند. اگرچه اندازه گیری مقایسه از سازهای دو پرتو آسانتر و پایدارتر است ، اما دستگاه های تک پرتو می توانند دامنه دینامیکی بالاتری داشته باشند و از نظر نوری ساده تر و کم حجم تر باشند. علاوه بر این ، برخی از ابزارهای تخصصی ، مانند اسپکتروفتومترهای ساخته شده روی میکروسکوپ یا تلسکوپ ، به دلیل عملی بودن ، ابزارهای تک پرتو هستند.

از لحاظ تاریخی ، اسپکتروفتومترها از یک مونوکروماتور حاوی یک توری پراش برای تولید طیف تحلیلی استفاده می کنند. توری می تواند متحرک یا ثابت باشد. در صورت استفاده از یک ردیاب منفرد ، مانند لوله فتوسپیلیتر یا فتودودیود ، می توان Grating را به صورت مرحله ای (اسکن اسپکتروفتومتر اسکن) اسکن کرد تا ردیاب بتواند شدت نور را در هر طول موج اندازه گیری کند (که با هر "مرحله" مطابقت دارد). از آرایه های آشکارسازها (اسپکتروفتومتر آرایه) ، مانند دستگاه های همراه با بار (CCD) یا آرایه های فتودودیود (PDA) نیز می توان استفاده کرد. در چنین سیستم هایی ، مشبک ثابت است و شدت هر طول موج موج از نور توسط یک آشکارساز متفاوت در آرایه اندازه گیری می شود. علاوه بر این ، اکثر اسپکتروفتومترهای مادون قرمز مجهز به مدرن از یک روش تبدیل فوریه برای به دست آوردن اطلاعات طیفی استفاده می کنند. این روش با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه نامیده می شود.

اسپکتروفتومتر اسکن تک تیر

هنگام انجام اندازه گیری های انتقال ، اسپکتروفتومتر کمی از نوری که از محلول مرجع و محلول آزمایش عبور می کند به صورت کمی مقایسه می کند ، سپس بصورت الکترونیکی شدت دو سیگنال را مقایسه می کند و درصد انتقال نمونه را نسبت به استاندارد مرجع محاسبه می کند. برای اندازه گیری بازتاب ، اسپکتروفتومتر کمی از نور را نشان می دهد که از نمونه های مرجع و آزمون منعکس می شود. نور از لامپ منبع از طریق تک رنگ منتقل می شود ، که نور را از طریق یک منشور چرخان به یک "رنگین کمان" از طول موج پراکنده می کند و پهنای باند های باریک این طیف پراکنده را از طریق یک شکاف مکانیکی در سمت خروجی مونوکروماتور خارج می کند. این پهنای باند از طریق نمونه آزمایش منتقل می شود. سپس چگالی شار فوتون (معمولاً وات در هر متر مربع) از نور منتقل شده یا منعکس شده با یک فتودیود ، دستگاه شارژ شده یا سنسور دیگر نور اندازه گیری می شود. مقدار انتقال یا بازتاب برای هر طول موج نمونه آزمایشی با مقادیر انتقال یا بازتاب از نمونه مرجع مقایسه می شود. بیشتر ابزارها برای محاسبه "جذب" نمونه ، یک تابع لگاریتمی را به نسبت انتقال خطی اعمال می کنند ، مقداری که متناسب با "غلظت" ماده شیمیایی مورد سنجش باشد.

به طور خلاصه ، ترتیب وقایع در یک طیف سنجی روبشی به شرح زیر است:

منبع نور به صورت یک رنگ درخشیده ، به رنگین کمان پراکنده می شود و به دو پرتو تقسیم می شود. سپس از طریق نمونه و راه حل های مرجع اسکن می شود.
بخش هایی از طول موج حادثه از طریق نمونه یا مرجع منتقل می شوند.
نور حاصل شده به دستگاه فتوسنتز برخورد می کند ، که شدت نسبی دو پرتو را مقایسه می کند.
مدارهای الکترونیکی جریانهای نسبی را به درصد انتقال خطی و / یا مقادیر جذب / غلظت تبدیل می کنند.
در طیف سنجی آرایه ، دنباله به شرح زیر است:

منبع نور در نمونه درخشیده و به شکاف متمرکز می شود
نور منتقل شده با یک توری بازتابی به رنگین کمان خاموش می شود
نور حاصل شده به دستگاه فتوسنتور برخورد می کند که شدت تیر را مقایسه می کند
مدارهای الکترونیکی جریانهای نسبی را به درصد انتقال خطی و / یا مقادیر جذب / غلظت تبدیل می کنند
بسیاری از اسپکتروفتومترهای قدیمی باید با روشی موسوم به "صفر کردن" کالیبره شوند ، تا بتوانند جریان ناپایدار جریان دو پرتو در ردیاب را متعادل کنند. انتقال یک ماده مرجع به عنوان مقدار پایه (datum) تعیین می شود ، بنابراین انتقال سایر مواد نسبت به ماده اولیه "صفر" اولیه ثبت می شود. سپس اسپکتروفتومتر نسبت انتقال را به "جذب" ، غلظت اجزای خاص نمونه آزمایشی نسبت به ماده اولیه تبدیل می کند.

 کاربرد در بیوشیمی
اسپکتروفتومتری یک روش مهم است که در بسیاری از آزمایشات بیوشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد که شامل DNA ، RNA و جداسازی پروتئین ، سینتیک آنزیم و آنالیزهای بیوشیمیایی است. از آنجا که نمونه های موجود در این برنامه ها در مقادیر زیادی به راحتی قابل دسترس نیستند ، به خصوص مناسب برای تجزیه و تحلیل در این روش غیر مخرب هستند. علاوه بر این ، نمونه گرانبها را می توان با استفاده از یک سکوی میکرو حجم ذخیره کرد که در آن به اندازه کافی 1uL نمونه برای تجزیه و تحلیل کامل لازم است. توضیح مختصر در مورد روش اسپکتروفتومتری شامل مقایسه میزان جذب یک نمونه خالی است که حاوی یک ترکیب رنگی با نمونه ای نیست که حاوی یک ترکیب رنگی باشد. این رنگ آمیزی توسط هر دو رنگ مانند Coomasie Brilliant Blue G-250 با اندازه گیری 595 نانومتر و یا با واکنش آنزیمی انجام می شود که بین β-galactosidase و ONPG (نمونه برگردان زرد) مشاهده می شود که در 420 نانومتر اندازه گیری می شود. اسپکتروفتومتر برای اندازه گیری ترکیبات رنگی در ناحیه مرئی نور (بین 350 نانومتر و 800 نانومتر) استفاده می شود ، : 65 بنابراین می توان از آن برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد ماده مورد بررسی استفاده کرد. در آزمایشات بیوشیمیایی ، یک خاصیت شیمیایی و / یا فیزیکی انتخاب می شود و روشی که استفاده می شود مخصوص آن خاصیت است تا بتوان اطلاعات بیشتری در مورد نمونه از قبیل کمیت ، خلوص ، فعالیت آنزیم و غیره به دست آورد. برای تعدادی از تکنیک ها از جمله تعیین بهینه جذب طول موج نمونه ها ، تعیین pH بهینه برای جذب نمونه ها ، تعیین غلظت نمونه های ناشناخته و تعیین pKa نمونه های مختلف .21-119 اسپکتروفتومتری همچنین یک فرآیند مفید برای تصفیه پروتئین و همچنین می تواند به عنوان روشی برای ایجاد سنجش نوری از یک ترکیب مورد استفاده قرار گیرد. داده های اسپکتروفتومتری همچنین می توانند در رابطه با معادله آبجو-لمبرت مورد استفاده قرار گیرند ،

به منظور تعیین روابط مختلف بین انتقال و غلظت ، و جذب و غلظت. از آنجا که یک اسپکتروفتومتر طول موج یک ترکیب را از طریق رنگ آن اندازه گیری می کند ، یک ماده اتصال رنگ می تواند اضافه شود تا بتواند دچار تغییر رنگ شود و اندازه گیری شود. می توان غلظت یک مخلوط دو جزء را با استفاده از طیف جذبی دانست. راه حل های استاندارد از هر جزء. برای انجام این کار ، لازم است از ضریب انقراض این مخلوط در دو طول موج و ضرایب انقراض راه حل هایی که حاوی وزن شناخته شده دو مؤلفه است ، آگاهی داشته باشید. اسپکتروفتومترها طی چند دهه توسعه یافته و بهبود یافته و در بین شیمی دانان بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این ، اسپکتروفتومترها برای اندازه گیری مقادیر جذب طول موج UV یا Visible خاص هستند. این یک ابزار بسیار دقیق محسوب می شود که بسیار حساس و در نتیجه بسیار دقیق است ، به خصوص در تعیین تغییر رنگ. این روش همچنین برای استفاده در آزمایشگاههای آزمایشگاهی مناسب است زیرا فرایندی ارزان و نسبتاً ساده است.

طیف سنجی با اشعه ماوراء بنفش
بیشتر اسپکتروفتومترها در مناطق ماوراء بنفش و مناطق قابل مشاهده طیف مورد استفاده قرار می گیرند ، و برخی از این ابزارها در ناحیه مادون قرمز نزدیک نیز عمل می کنند. غلظت پروتئین را می توان با اندازه گیری OD در 280 نانومتر به دلیل وجود تریپتوفان ، تیروزین و فنیل آلانین تخمین زد. این روش بسیار دقیق نیست زیرا ترکیب پروتئین ها تا حد زیادی متفاوت است و پروتئین هایی که هیچ یک از این اسیدهای آمینه را جذب نمی کنند در حداکثر 280 نانومتر دست دارند. آلودگی اسید نوکلئیک همچنین می تواند تداخل ایجاد کند. این روش نیاز به اسپکتروفتومتر دارد که قادر به اندازه گیری در منطقه اشعه ماوراء بنفش با استفاده از کوارتزهای کوارتز است.

طیف سنجی با اشعه ماوراء بنفش (UV-vis) شامل سطح انرژی است که انتقال الکترونیکی را تحریک می کند. جذب نور UV-vis باعث تحریک مولکول هایی می شود که در حالت حالت زمین قرار دارند.

منطقه قابل مشاهده طیف سنجی 400-700 نانومتر به طور گسترده در علم رنگ سنجی استفاده می شود. این یک واقعیت شناخته شده است که بهترین عملکرد آن در محدوده 0.2-0.8 O.D. تولید کنندگان جوهر ، شرکت های چاپ ، فروشندگان منسوجات و بسیاری دیگر ، به داده های تهیه شده از طریق رنگ سنجی نیاز دارند. آنها در منطقه از هر 4-5 نانومتر در امتداد منطقه مرئی خوانش می کنند و یک منحنی بازتاب طیفی یا یک جریان داده برای ارائه های جایگزین تولید می کنند. از این منحنی ها می توان برای تست دسته جدید رنگ آمیزی استفاده کرد تا بررسی شود که آیا مطابق با مشخصات ، مانند استانداردهای چاپ ایزو ، مطابقت دارد.

اسپکتروفتومترهای منطقه مرئی سنتی نمی توانند تشخیص دهند که آیا ماده رنگی یا ماده پایه دارای فلورسانس است. اگر به عنوان مثال یک یا چند جوهر چاپی فلورسنت باشد ، این می تواند مدیریت مسائل مربوط به رنگ را دشوار کند. در جایی که یک ماده رنگی حاوی فلورسانس است ، از یک طیف سنجی فلورسنت دو طیفی استفاده می شود. دو مجموعه اصلی برای طیف سنجی طیف بصری وجود دارد ، d / 8 (کروی) و 0/45. این نام ها به دلیل هندسه منبع نور ، ناظر و داخلی اتاق اندازه گیری است. دانشمندان از این ابزار برای اندازه گیری میزان ترکیبات در یک نمونه استفاده می کنند. اگر ترکیب غلیظ تر باشد ، نور بیشتری توسط نمونه جذب می شود. در دامنه های کوچک ، قانون بیر و لمبرت وجود دارد و جذب بین نمونه ها با غلظت خطی متفاوت است. در مورد اندازه گیری های چاپ ، معمولاً از دو تنظیم جایگزین استفاده می شود- بدون / با فیلتر uv برای کنترل بهتر اثر درخشان کننده های ماوراء بنفش موجود در کاغذ.

اسپکتروفتومتر میکرو حجمی METTLER TOLEDO UV5Nano

نمونه ها معمولاً در قایق ها تهیه می شوند. بسته به منطقه مورد علاقه ، آنها ممکن است از شیشه ، پلاستیک (منطقه دیدنی از طیف قابل مشاهده) یا کوارتز ساخته شوند (منطقه مورد نظر طیف فرابنفش). برخی از برنامه ها به اندازه گیری حجم کمی نیاز دارند که می تواند با سیستم عامل های میکرو صدا انجام شود.

 کاربرد

• تخمین غلظت کربن آلی محلول
• جذب خاص ماوراء بنفش برای متریک معطر بودن
• تست Bial برای غلظت پنتوزها

برنامه آزمایشی
همانطور که در بخش برنامه ها توضیح داده شده است ، طیف سنجی می تواند در هر دو روش تحلیل کیفی و کمی از DNA ، RNA و پروتئین ها استفاده شود. می توان از تجزیه و تحلیل کیفی استفاده کرد و از اسپکتروفتومترها برای ثبت طیف ترکیبات با اسکن مناطق با طول موج گسترده برای تعیین خصوصیات جذب (شدت رنگ) ترکیب در هر طول موج استفاده می شود. یک آزمایش که می تواند کاربردهای مختلفی را که طیف سنجی قابل مشاهده می تواند نشان دهد جدائی β-galactosidase از مخلوطی از پروتئین های مختلف است. به طور عمده ، اسپکتروفتومتری به بهترین وجه برای کمک به کمیت میزان تصفیه نمونه شما نسبت به غلظت پروتئین کل استفاده می شود. با اجرای یک کروماتوگرافی میل ، B-Galactosidase را می توان با واکنش نمونه های جمع آوری شده با ONPG و تعیین اینکه رنگ زرد نمونه می شود ، جدا و آزمایش کرد. پس از این آزمایش ، نمونه در 420 نانومتر برای تعامل خاص با ONPG و در 595 برای ارزیابی برادفورد ، میزان تصفیه را می توان کمی ارزیابی کرد. علاوه بر این اسپکتروفتومتری می تواند در کنار دیگر تکنیک ها مانند الکتروفورز SDS-Page به منظور خالص سازی و جداسازی نمونه های مختلف پروتئین مورد استفاده قرار گیرد.

طیف سنجی IR
اسپکتروفتومترهای طراحی شده برای منطقه مادون قرمز به دلیل نیاز فنی فنی اندازه گیری در آن منطقه کاملاً متفاوت هستند. یک عامل اصلی نوع سنسورهای فتوسنتزی است که برای مناطق مختلف طیفی در دسترس است ، اما اندازه گیری مادون قرمز نیز چالش برانگیز است زیرا تقریباً همه چیز نور IR را به عنوان تابش حرارتی ، به ویژه در طول موجهای فراتر از 5 میکرومتر ساطع می کند.

عارضه دیگر این است که مواد معدودی مانند شیشه و پلاستیک نور مادون قرمز را جذب می کنند و آن را به عنوان یک ماده نوری ناسازگار می کنند. مواد نوری ایده آل نمکی هستند ، که به شدت جذب نمی شوند. نمونه هایی از طیف سنجی IR ممکن است بین دو دیسک برمید پتاسیم یا زمین با برمید پتاسیم آغشته شده و درون یک گلوله فشرده شوند. در جاهایی که محلولهای آبی اندازه گیری می شوند ، کلرید نقره ای نامحلول در ساخت سلول استفاده می شود.

طیف سنجی
طیف سنجی ، که تقریباً مانند اسپکتروفتومترهای ناحیه قابل مشاهده کار می کنند ، برای اندازه گیری چگالی طیفی از روشنگرها طراحی شده اند. برنامه های کاربردی ممکن است شامل ارزیابی و طبقه بندی روشنایی برای فروش توسط سازنده باشد ، یا اینکه مشتریان بتوانند لامپ مورد نظر خود را برای خرید تأیید کنند ، در مشخصات آنهاست. اجزاء:

1. منبع نور بر روی نمونه یا از آن می درخشد.
2. نمونه نور را منتقل یا منعکس می کند.
3. ردیاب میزان نور را از طریق نمونه منعکس کرده یا منتقل می کند.
4. سپس ردیاب مقدار نور را به یک عدد منتقل یا منعكس می كند.

کالری سنج

کالری سنج شیء مورد استفاده برای کالری سنجی یا فرآیند اندازه گیری گرمای واکنش های شیمیایی یا تغییرات فیزیکی و همچنین ظرفیت گرما است. کالریومترهای اسکن دیفرانسیل ، میکروالکلیومترهای ایزوترمال ، کالری سنج تیتراسیون و کالری سنج سرعت شتاب از رایج ترین انواع هستند. یک کالری سنج ساده فقط از یک دماسنج متصل به یک ظرف فلزی پر از آب معلق در بالای یک محفظه احتراق تشکیل شده است. این یکی از دستگاه های اندازه گیری است که در مطالعه ترمودینامیک ، شیمی و بیوشیمی مورد استفاده قرار می گیرد.

برای پیدا کردن تغییر آنتالپی به ازای هر مول ماده یک A در واکنش بین دو ماده A و B ، مواد به طور جداگانه به یک کالری سنج اضافه می شوند و دمای اولیه و نهایی (قبل از شروع واکنش و پس از اتمام آن) ذکر شده است. ضرب تغییر دما توسط جرم و ظرفیتهای حرارتی خاص مواد ، مقداری برای انرژی داده شده در اثر واکنش خاموش یا جذب می کند. تقسیم تغییر انرژی با تعداد مولهای A در آن حضور دارد ، واکنش آنتالپی آن را تغییر می دهد.

در جایی که q مقدار حرارت مطابق تغییر دما اندازه گیری شده در ژول و CV است ، ظرفیت گرماسنجی است که مقداری است که مربوط به هر دستگاه جداگانه در واحدهای انرژی در هر دما است (ژول / کلوین).

اولین کالری سنج یخ در جهان ، که در زمستان 1782-83 توسط آنتوان لاوویزایر و پیر سیمون لاپلاس مورد استفاده قرار گرفت ، برای تعیین گرمای تحول یافته در تغییرات شیمیایی مختلف. محاسباتی که براساس کشف قبلی گرمای نهان جوزف بلک انجام شده است. این آزمایشات پایه و اساس ترمووشیمی را نشان می دهد.

تاریخ
در سال 1761 جوزف بلک ایده گرمای نهان را ایجاد کرد که منجر به ایجاد اولین یخچال های اندازه گیری شده در یخچال می شود. در سال 1780 ، آنتوان لاوویزایر از گرمای تنفس خوکچه هندی برای ذوب برف در اطراف دستگاه خود استفاده کرد و نشان داد که تبادل گاز تنفسی احتراق است. به یک شمع سوزانده Lavoisier این دستگاه را با توجه به ریشه های یونانی و لاتین ، کالری سنج نامید. یکی از اولین کالریومترهای یخ در زمستان 1782 توسط Lavoisier و Pier-Simon Laplace مورد استفاده قرار گرفت ، که به گرمای مورد نیاز برای ذوب یخ به آب برای اندازه گیری گرمای آزاد شده از واکنشهای شیمیایی متکی بود.

کالریومترهای آدیاباتیک

دماسنج آدیاباتیک ، کالری سنج است که برای بررسی یک واکنش فراری استفاده می شود. از آنجا که دماسنج در یک محیط آدیاباتیک جریان می یابد ، هرگونه گرمای حاصل از نمونه ماده تحت آزمایش باعث افزایش دما در این نمونه می شود ، بنابراین واکنش را افزایش می دهد.

هیچ کالری سنج Adiabatic کاملاً آدیاباتیک نیست - مقداری گرما توسط نمونه به دارنده نمونه از دست می رود. یک فاکتور تصحیح ریاضی ، شناخته شده به عنوان فاکتور فاکتور ، می تواند برای تنظیم نتیجه کالری به منظور پاسخگویی به این تلفات گرما استفاده شود. ضریب فاکتور نسبت جرم گرمایی نمونه و نگهدارنده نمونه به جرم گرمایی نمونه به تنهایی است.

کالری سنجی Lavoisier and La Place ، 1801

کالری سنج واکنش
کالریومتر واکنش یک کالری سنج است که در آن یک واکنش شیمیایی در یک ظرف عایق بسته آغاز می شود. گرمایهای واکنشی اندازه گیری می شوند و با تلفیق جریان گرما در مقابل زمان ، گرمای کل حاصل می شود. این استانداردی است که در صنعت برای اندازه گیری گرما مورد استفاده قرار می گیرد زیرا فرآیندهای صنعتی برای اجرای دمای در دمای ثابت طراحی شده اند. همچنین می توان از کالری اندازه گیری واکنش برای تعیین حداکثر سرعت انتشار گرما برای مهندسی فرایندهای شیمیایی و ردیابی سینتیک جهانی واکنش استفاده کرد. چهار روش اصلی برای اندازه گیری گرما در دماسنج واکنش وجود دارد:

دماسنج جریان گرما
کت خنک کننده / گرمایش دمای فرایند یا دمای ژاکت را کنترل می کند. گرما با نظارت بر اختلاف دما بین مایع انتقال حرارت و سیال فرآیند اندازه گیری می شود. علاوه بر این ، برای پر کردن مقادیر (به عنوان مثال منطقه مرطوب) ، گرمای خاص ، ضریب انتقال حرارت باید تعیین شود تا به یک مقدار صحیح برسید. انجام این واکنش با رفلکس با این نوع کالری امکان پذیر است ، اگرچه بسیار کم دقت تر است.

کالری متر تعادل گرما
ژاکت خنک کننده / گرمایش دمای فرایند را کنترل می کند. گرما با مشاهده گرمای بدست آمده یا از دست رفته توسط مایع انتقال حرارت اندازه گیری می شود.

جبران قدرت
جبران انرژی از یک بخاری که درون کشتی قرار می گیرد برای حفظ دمای ثابت استفاده می کند. انرژی عرضه شده به این بخاری می تواند متناسب با نیاز واکنش متغیر باشد و سیگنال کالری به طور خالص از این نیروی الکتریکی بدست می آید.

شار ثابت
دماسنج ثابت شار (یا COFLUX همانطور که اغلب آن را اصطلاحاً نامیده می شود) از کالری سنجی تعادل گرما بدست می آید و از مکانیزم های کنترل تخصصی استفاده می کند تا جریان ثابت گرما (یا شار) را در دیواره رگ حفظ کند.

دماسنج بمب

دماسنج بمب نوعی کالری سنج با حجم ثابت است که در اندازه گیری حرارت احتراق یک واکنش خاص استفاده می شود. دما اندازه گیری بمب به عنوان اندازه گیری واکنش واکنش فشار زیادی در داخل دما را تحمل می کند. انرژی الکتریکی برای احتراق سوخت استفاده می شود. به عنوان سوخت در حال سوختن است ، هوای اطراف آن را گرم می کند ، که از طریق لوله ای که هوا را از کالری اندازه می گیرد ، منبسط شده و فرار می کند. هنگامی که هوا از طریق لوله مسی فرار می کند ، آب خارج از لوله را گرم می کند. تغییر دمای آب امکان محاسبه کالری سوخت را فراهم می کند.

در طرح های کالری سنج اخیر ، کل بمب ، با اکسیژن بیش از حد خالص (به طور معمول با سرعت 30 متر) تحت فشار قرار می گیرد و حاوی جرم توزین شده از یک نمونه (به طور معمول 1-1.5 گرم) و مقدار کمی آب ثابت (برای اشباع جو داخلی است ، بنابراین اطمینان از مایع بودن آب تولید شده ، و رفع نیاز به وارد کردن آنتالپی تبخیر در محاسبات) ، قبل از اشتعال الکتریکی ، تحت یک حجم مشخص از آب (حدود 2000 میلی لیتر) غوطه ور می شود. بمب با وجود جرم شناخته شده نمونه و اکسیژن ، یک سیستم بسته را تشکیل می دهد - هیچ گاز در حین واکنش فرار نمی کند. رجنتس توزین شده داخل ظرف فولادی قرار گرفته و سپس مشتعل می شود. انرژی در اثر احتراق آزاد می شود و جریان گرما از این دیوار عبور می کند و از دیواره فولاد ضد زنگ عبور می کند و به این ترتیب دمای بمب فولادی ، محتویات آن و ژاکت آب اطراف آن افزایش می یابد. سپس دما با دماسنج اندازه گیری می شود. این خواندن به همراه فاکتور بمب (که به ظرفیت گرمای قطعات قطعات فلزی وابسته است) ، برای محاسبه انرژی حاصل از سوختگی نمونه استفاده می شود. تصحیح کمی برای ورود انرژی الکتریکی ، فیوز سوختن و تولید اسید (با تیتراسیون مایع باقیمانده) انجام شده است. پس از اندازه گیری افزایش دما ، فشار اضافی در بمب آزاد می شود.

اصولاً ، یک کالری سنج بمبی شامل یک فنجان کوچک است که شامل نمونه ، اکسیژن ، یک بمب استنلس استیل ، آب ، همزن ، دماسنج ، دیواری یا محفظه عایق (برای جلوگیری از جریان گرما از کالری سنج به محیط اطراف) و مدار احتراق است. متصل به بمب. با استفاده از فولاد ضد زنگ برای بمب ، واکنش بدون تغییر حجم مشاهده خواهد شد.

دماسنج بمب

دماسنج بمب

احتراق غیر قابل اشتعال
فشار بیشتر و غلظت O2 در سیستم بمب می تواند برخی از ترکیباتی را که به طور معمول قابل اشتعال نیستند ، قابل احتراق سازد. برخی از مواد کاملاً احتراق نمی کنند و محاسبات را سخت تر می کند زیرا باید جرم باقیمانده در نظر گرفته شود و خطای احتمالی را به طور قابل توجهی بزرگتر کرده و داده ها را به خطر می اندازد.

در هنگام کار با ترکیباتی که قابل اشتعال نیستند (ممکن است کاملاً احتراق نکنند) یکی از راه حل ها ترکیب این ترکیب با برخی از ترکیبات قابل اشتعال با حرارت شناخته شده احتراق و ایجاد پالت با مخلوط می باشد. پس از مشخص شدن CV بمب ، گرمای احتراق ترکیب قابل اشتعال (CFC) ، سیم (CW) و جرم ها (mFC و mW) و تغییر دما (ΔT) ، گرمای احتراق ترکیب قابل اشتعال کمتر (CLFC) را می توان با:

CLFC = CV ΔT - CFC * mFC - CW * mW

کالری از نوع Calvet

این تشخیص بر اساس یک سنسور شار متر سه بعدی انجام شده است. عنصر فلوکسومتر شامل یک حلقه از چندین ترموکوپل به صورت سری است. ترموپیل مربوطه از هدایت حرارتی بالا فضای آزمایشی را در بلوک کالومتریک احاطه کرده است. ترتیب شعاعی ترموپلها ادغام تقریبا کامل گرما را تضمین می کند. این با محاسبه نسبت راندمان تأیید می شود که نشان می دهد مقدار متوسط ​​94٪ +/- 1٪ گرما از طریق سنسور در طیف کامل دما از کالری سنج نوع Calvet منتقل می شود. در این تنظیم ، حساسیت کالری متر تحت تأثیر کراکت ، نوع پاکسازی یا سرعت جریان نیست. مهمترین مزیت راه اندازی ، افزایش اندازه کشتی آزمایشی و به تبع آن اندازه نمونه است ، بدون آنکه در دقت اندازه گیری کالری اندازه داشته باشد.

کالیبراسیون ردیاب های کالری یک پارامتر کلیدی است و باید با دقت بسیار زیادی انجام شود. برای کالری از نوع Calvet ، یک کالیبراسیون خاص ، به اصطلاح اثر ژول یا کالیبراسیون الکتریکی ، ساخته شده است تا بر همه مشکلات پیش آمده از کالیبراسیون انجام شده با مواد استاندارد ، غلبه کند. مزایای اصلی این نوع کالیبراسیون به شرح زیر است:

• این یک کالیبراسیون مطلق است.
  استفاده از مواد استاندارد برای کالیبراسیون لازم نیست. کالیبراسیون می تواند در دمای ثابت ، در حالت گرمایش و در حالت خنک کننده انجام شود.
• می توان آن را برای هر حجم کشتی آزمایشی اعمال کرد.
• کالیبراسیون بسیار دقیق است.

نمونه ای از کالری سنج نوع Calvet ، کالریسنج C80 (واکنش ، ایزوترمال و اسکن کالریومتر) است.

کالریومتر فشار ثابت
یک دماسنج با فشار ثابت تغییر در آنتالپی واکنشی که در محلول اتفاق می افتد اندازه گیری می کند و در طی آن فشار جوی ثابت می ماند.

نمونه آن کالری سنج قهوه ای است که از دو فنجان Styrofoam و توپی ساخته شده و یک درب با دو سوراخ ساخته شده است و امکان قرار دادن دماسنج و میله همزن را دارد. فنجان داخلی مقدار مشخصی از یک حلال ، معمولاً آب را در خود نگه می دارد ، که گرما را از اثر واکنش جذب می کند. هنگامی که واکنش رخ می دهد ، فنجان خارجی عایق بندی می کند.
اندازه گیری گرما با استفاده از یک کالری سنج ساده ، مانند اندازه گیری لیوان قهوه ، نمونه ای از کالری سنجی با فشار ثابت است ، زیرا فشار (فشار اتمسفر) در طی فرایند ثابت می ماند. در تعیین تغییرات آنتالپی رخ داده در محلول از کالری سنجی فشار ثابت استفاده می شود. در این شرایط تغییر آنتالپی برابر با گرما است.

کالریومتر اسکن دیفرانسیل

در یک دماسنج روبشی دیفرانسیل (DSC) ، جریان گرما به یک نمونه - که معمولاً در یک کپسول آلومینیومی کوچک یا "تابه" موجود است - با مقایسه آن با جریان به داخل یک تابه مرجع خالی ، اندازه گیری می شود.

در یک DSC شار حرارتی ، هر دو قابلمه روی یک صفحه کوچک از مواد با مقاومت گرمای شناخته شده (کالیبره شده) K. قرار می گیرند. دمای کالری سنج به صورت خطی با زمان (اسکن شده) بالا می رود ، یعنی نرخ گرمایش dT / dt = β ثابت نگه داشته این خطی زمانی نیاز به طراحی مناسب و کنترل دما (رایانه ای) مناسب دارد. البته آزمایش های خنک کننده کنترل شده و ایزوترمال نیز امکان پذیر است.
دماسنج اسکن دیفرانسیل درجه حرارت تعدیل شده (MTDSC) نوعی DSC است که در آن نوسانات کوچکی بر میزان گرمایش خطی در غیر این صورت تحمیل می شود.

این دارای چندین مزیت است. اندازه گیری مستقیم ظرفیت گرما را در یک اندازه گیری ، حتی در (شرایط شبه) ایزوترمال ، تسهیل می کند. اندازه گیری همزمان تأثیرات گرما که به سرعت گرمایش در حال تغییر (معکوس) پاسخ می دهند و به تغییر در دمای گرمایش (عدم برگشت) پاسخ نمی دهند ، اجازه می دهد. این امکان را فراهم می کند تا با استفاده از یک درجه حرارت متوسط ​​آهسته (بهینه سازی وضوح) و سرعت گرمایش در حال تغییر سریع (بهینه سازی حساسیت) ، حساسیت و وضوح را در یک تست بهینه انجام دهید.

غربالگری ایمنی: - DSC همچنین ممکن است به عنوان یک ابزار غربالگری ایمنی اولیه مورد استفاده قرار گیرد. در این حالت نمونه در یک کراکت غیر واکنش پذیر قرار می گیرد (که اغلب از جنس استیل و یا روکش طلایی است) و قادر به تحمل فشار است (به طور معمول تا 100 بار). از آنجا که می توان از یک واقعه گرمازا استفاده کرد برای ارزیابی پایداری یک ماده در گرما استفاده می شود. با این حال ، به دلیل ترکیبی از حساسیت نسبتاً ضعیف ، کندتر از میزان اسکن معمولی (به طور معمول 2-3 درجه در دقیقه - به دلیل سنگین شدن مجدد سنگین تر) و انرژی فعال سازی ناشناخته ، لازم است که در حدود 75-100 درجه سانتیگراد از مقدار اولیه کسر شود. از آغاز گرمای مشاهده شده برای نشان دادن دمای حداکثر برای مواد استفاده کنید. مجموعه داده های بسیار دقیق تری را می توان از یک کالریومتر ادیاباتیک بدست آورد ، اما چنین آزمایش ممکن است 2-3 روز از محیط با سرعت 3 درجه سانتیگراد در هر نیم ساعت طول بکشد.

دماسنج تیتراسیون ایزوترمال

در یک دماسنج تیتراسیون ایزوترمال ، از گرمای واکنش برای دنبال کردن یک آزمایش تیتراسیون استفاده می شود. این تعیین میانه نقطه (استوکیومتری) (N) یک واکنش و همچنین آنتالپی آن (دلتا H) ، آنتروپی (دلتا S) و نگرانی اصلی تمایل اتصال (Ka) را اجازه می دهد.

این تکنیک از اهمیت ویژه ای در زمینه بیوشیمی برخوردار است ، زیرا تعیین اتصال بستر به آنزیم ها را تسهیل می کند. این روش معمولاً در صنایع داروسازی برای توصیف نامزدهای بالقوه دارویی مورد استفاده قرار می گیرد.

ظروف آزمایشگاهی

ظروف آزمایشگاهی به انواع تجهیزات مورد استفاده در کارهای علمی و به طور سنتی از شیشه ساخته می شود. شیشه می تواند دمیده ، خم شود ، برش داده شود ، قالب ریزی شود و در اندازه ها و شکل های زیادی شکل گیرد و به همین دلیل در آزمایشگاه های شیمی ، زیست شناسی و تحلیلی رایج است. بسیاری از آزمایشگاه ها دارای برنامه های آموزشی هستند تا نحوه استفاده از ظروف شیشه ای را به شما نشان دهند و به کاربران بار اول هشدار دهند در مورد خطرات ایمنی ناشی از استفاده از ظروف شیشه ای.

سه ظرف ، یک فلاسک ارلنمایر ، یک استوانه فارغ التحصیل و یک فلاسک حجمی

تاریخ
تاریخچه ظروف شیشه ای به ققنوسانی بازمی گردد که در آتش سوزی های آتش نشانی که اولین ظروف شیشه ای را تشکیل می دهند ، ابسیدین را با هم ذوب کرده اند. ظروف شیشه ای مانند سایر تمدن های باستانی از جمله سوری ها ، مصری ها و رومی ها هنر شیشه سازی را پالایش کردند. هنر شیشه سازی در قرن شانزدهم ونیز اصلاح شد تا جایی که می توان شکل های پیچیده ای ایجاد کرد. مدتی قبل از نوبت تولید شیشه آزمایشگاهی قرن نوزدهم از آهک سودا در آلمان آغاز شد. بیشتر شیشه های آزمایشگاهی تا زمان شروع جنگ جهانی اول در آلمان تولید می شدند ، تولید کنندگان شیشه در ایالات متحده در رقابت با تولید کنندگان شیشه های آزمایشگاهی آلمانی مشکل داشتند زیرا شیشه های آزمایشگاهی به عنوان مواد آموزشی طبقه بندی می شدند و مشمول واردات نمی شدند. مالیات. در طول جنگ جهانی اول ، عرضه شیشه های آزمایشگاهی به ایالات متحده قطع شد.

ظروف آزمایشگاهی اواخر قرن هفدهم در نقاشی کورنلیس د مان (موزه ملی ورشو).

در سال 1915 Corning Glassworks شیشه بورسیلیکات را تولید کرد که این یک مزیت برای تلاش های جنگی در ایالات متحده بود. اگرچه پس از جنگ ، بسیاری از آزمایشگاه ها دوباره به واردات روی آوردند ، تحقیقات در مورد ظروف شیشه ای بهتر رونق گرفت. ظروف شیشه ای ضمن حفظ نازایی شیمیایی در برابر شوک حرارتی مصون تر می شوند. علاوه بر این فن آوری های مهم تأثیرگذار بر توسعه ظروف آزمایشگاهی شامل توسعه پلی تترا فلورو اتیلن است و افت قیمت در گلدان های آزمایشگاهی نقطه ، در بعضی موارد برای صرفه جویی اقتصادی مقرون به صرفه تر از استفاده مجدد است.

انتخاب شیشه های آزمایشگاهی
ظروف آزمایشگاهی به طور معمول توسط شخص مسئول تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی خاص انتخاب می شود تا با نیازهای یک کار خاص مطابقت داشته باشد. این کار ممکن است به یک قطعه شیشه ساخته شده با نوع خاصی از شیشه نیاز داشته باشد. این کار ممکن است به راحتی با استفاده از ظروف شیشه ای کم هزینه تولید شود ، یا ممکن است به یک قطعه تخصصی که توسط یک دمنده شیشه ای ایجاد شده نیاز داشته باشد. این کار ممکن است نیاز به کنترل جریان سیال داشته باشد. این کار ممکن است الزامات تضمین کیفیت متمایز را داشته باشد.

نوع شیشه

ظروف آزمایشگاهی ممکن است از چندین نوع شیشه ساخته شود که هر کدام قابلیت های مختلفی دارند و برای اهداف مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. شیشه بوروسیلیکات شفاف است و می تواند در مقابل تنش گرمایی مقاومت کند. شیشه کوارتز می تواند درجه حرارت بسیار بالایی را تحمل کند و در قسمت های خاصی از طیف الکترومغناطیسی شفاف است. شیشه قهوه ای تیره یا کهربا (اکتینیک) می تواند اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز را مسدود کند. شیشه های دیوار سنگین می توانند در برابر برنامه های تحت فشار مقاومت کنند. شیشه های خرد شده شیشه ای ریز متخلخل است که از طریق آن گاز یا مایع می تواند عبور کند. ظروف شیشه ای روکش دار مخصوصاً برای کاهش بروز شکستگی یا خرابی درمان می شود. ظروف شیشه ای سیلانیزه شده (siliconized) مخصوصاً برای جلوگیری از چسباندن نمونه های ارگانیک به شیشه درمان می شود.

کوزه های شیشه ای قهوه ای با برخی از ظروف شیشه ای آزمایشگاهی روشن در پس زمینه

دمیدن شیشه های علمی
دمیدن شیشه های علمی ، که در برخی آزمایشگاه های بزرگتر نیز انجام می شود ، یک رشته تخصصی شیشه زدن است. ضربه زدن به شیشه شامل کنترل دقیق شکل و ابعاد شیشه ، تعمیر وسایل شیشه ای گران یا دشوار برای جایگزینی و همجوشی قطعات شیشه ای مختلف است. بسیاری از قسمت ها به طول لوله های شیشه ای ذوب شده اند تا ظروف آزمایشگاهی بسیار تخصصی از شیشه ساخته شوند.

سوپاپ تمام شیشه ای

کنترل جریان سیال
هنگام استفاده از ظروف شیشه ای اغلب لازم است جریان سیال کنترل شود. معمولاً با درپوش متوقف می شود. مایع ممکن است بین قطعات شیشه ای متصل شده منتقل شود. انواع اجزای اتصال شامل لوله های شیشه ای ، اتصالات T ، اتصالات Y و آداپتورهای شیشه ای است. برای اتصال محکم ، از اتصالات شیشه ای زمین استفاده می شود (احتمالاً با استفاده از روش بستن مانند گیره های Keck تقویت می شود). راه دیگر برای اتصال ظروف شیشه ای ، استفاده از میلگرد شیلنگ و لوله انعطاف پذیر است. با استفاده از دریچه ، جریان سیال به صورت انتخابی قابل تغییر است ، که از نوع آن یک نوع استکاپ یک نوع متداول است که به ظروف شیشه ای آمیخته است. دریچه های ساخته شده به طور کامل از شیشه ممکن است برای محدود کردن جریان مایعات استفاده شوند. سیال یا هر ماده ای که جریان یابد می تواند با استفاده از قیف به داخل دهانه باریک هدایت شود.

ارلنمایر و یک فلاسک فیلتر. نوار جانبی خاردار را روی گلدان فیلتر توجه کنید

تضمین کیفیت
اندازه گیری
از شیشه های آزمایشگاهی می توان برای اندازه گیری حجمی با دقت بالا استفاده کرد. با اندازه گیری های دقیق بالا ، مانند نمونه هایی که در آزمایشگاه آزمایش انجام می شود ، درجه اندازه گیری ظروف شیشه ای اهمیت پیدا می کند. درجه اندازه گیری می تواند با هر دو فاصله اطمینان در اطراف مقدار اسمی علائم اندازه گیری و قابلیت ردیابی کالیبراسیون به یک استاندارد NIST تعیین شود. به طور دوره ای ممکن است لازم باشد کالیبراسیون شیشه های آزمایشگاهی را بررسی کنید.

یک آداپتور شیشه ای با یک میلگرد شیلنگ در سمت چپ و یک کانکتور شیشه ای زمین در سمت راست

سیلیس را حل کرد
ظروف آزمایشگاهی از سیلیس تشکیل شده است. سیلیس در بیشتر مواد با چند استثناء مانند اسید هیدروفلوئوریک غیر محلول در نظر گرفته می شود. گرچه مقدار کمی سیلیس نامحلول حل خواهد شد که ممکن است بر دقت زیاد ، اندازه گیری آستانه پایین سیلیس در آب تأثیر بگذارد.

درپوش مشترک مخروطی با حلقه آب بندی PTFE. توجه داشته باشید که شفافیت نوری حلقه آب بندی باریک تحت فشار توسط مفصل شیشه ای در سمت راست است.

تمیز کردن
تمیز کردن شیشه های آزمایشگاهی بعضی اوقات ضروری است و ممکن است با استفاده از روش های مختلفی انجام شود. ظروف شیشه ای را می توان در محلول مواد شوینده خیس کرد تا چربی ها از بین برود و بیشتر آلودگی ها را سست کند. سپس این آلودگی ها را با قلم مو یا پد تمیز کاری خرد می کنند تا ذرات قابل شستشو را از بین نبرند. ظروف شیشه ای محکم ممکن است قادر به مقاومت در برابر صوتی به عنوان گزینه ای برای شستشو باشد. در مورد آزمایشهای حساس خاص ، شیشه ها ممکن است در حلالها مانند آبزیان regia یا اسیدهای خفیف خیس شوند تا بتوانند مقادیر کمی از آلودگیهای خاص را که برای مداخله در آزمایش استفاده می شود ، حل کنند. پس از اتمام تمیز کردن ، معمول است که سه برابر شیشه های آبکشی قبل از تعلیق وارونه کردن آن روی قفسه های خشک کن.

شیر پلاستیکی T-bore موضوع که به عنوان یک بازوی جانبی روی یک گلدان شلنک استفاده می شود.

یک قفسه شیشه ای متصل به یک شیشه معمولی متصل به یک پلاستیک نگهدارنده پلاستیک در بازوی جانبی یک فلاسک شلنک.

مثال ها
انواع شیشه های آزمایشگاهی انواع مختلفی وجود دارد:

نمونه هایی از ظروف شیشه ای عبارتند از:

• بشقاب ها ظروف ساده استوانه ای شکل هستند که برای نگه داشتن معرف یا نمونه استفاده می شوند.
• فلاسک ها ظروف شیشه ای باریک و باریک ، معمولاً مخروطی یا کروی هستند که در آزمایشگاه برای نگه داشتن معرف یا نمونه استفاده می

شوند. فلاسکهای نمونه شامل فلاسک ارلنمایر ، فلاسک فلورانس و فلاسک شلنک است.

• بطری ها ظروف با دهانه های باریک هستند که عموما برای ذخیره سازی معرف یا نمونه ها استفاده می شوند. بطری های کوچک ویال نامیده می شوند.
• شیشه ها ظروف استوانه ای با دهانه های گسترده هستند که ممکن است آب بندی شوند. از شیشه های بل برای مهار خلاء استفاده می شود.
  لوله‌های آزمایش توسط شیمیدان برای نگهداری ، مخلوط کردن یا گرم کردن مقادیر کمی از مواد شیمیایی جامد یا مایع بویژه برای آزمایشات کیفی و سنجش استفاده می شود.
• خشک کن های ساختمانی شیشه برای خشک کردن مواد یا خشک نگه داشتن مواد استفاده می شوند.
• ظروف تبخیر شده شیشه ای ، مانند عینک های ساعت ، در درجه اول به عنوان سطح تبخیر استفاده می شوند (گرچه ممکن است از آنها برای پوشاندن یک لیوان استفاده شود.)
• از ظروف شیشه ای پتری برای کشت سلولهای زنده استفاده می شود.
• اسلایدهای میکروسکوپ نوارهای نازکی هستند که برای نگه داشتن وسایل در زیر میکروسکوپ استفاده می شوند.

نمونه هایی از ظروف شیشه ای مورد استفاده برای اندازه گیری عبارتند از:

• سیلندرهای تکمیل شده ظروف استوانه ای هستند که برای اندازه گیری حجمی مورد استفاده قرار می گیرند.
• فلاسک های حجمی برای اندازه گیری حجم مشخصی از مایعات هستند.
• دانه های بتونی برای پراکندگی مقادیر دقیق معرف های مایع استفاده می شوند.
• پیپتهای شیشه ای برای انتقال مقادیر دقیق مایعات استفاده می شوند.
• از شیشه ابولویومتر برای اندازه گیری دقیق میزان جوش مایعات استفاده می شود.

نمونه های دیگر ظروف شیشه ای شامل موارد زیر است:

• میله های همزن برای مخلوط کردن مواد شیمیایی استفاده می شود.
• از خازن ها برای خنک کردن مایعات یا بخارات داغ استفاده می شود.
• نگهدارنده های شیشه ای برای تقطیر استفاده می شوند.
• از تپانچه های خشک کن برای آزادسازی نمونه ها از اثری از آب یا سایر ناخالصی ها استفاده می شود.

انواع تخصصی
عنوان آزمایشگاه همچنین برای برخی از امکانات دیگر مورد استفاده قرار می گیرد که فرآیندها یا تجهیزات مورد استفاده مشابه آن در آزمایشگاه های علمی باشد. این موارد به ویژه شامل موارد زیر است:

• آزمایشگاه فیلم یا Darkroom
• آزمایشگاه مخفی برای تولید داروهای غیرقانونی
• آزمایشگاه رایانه
• آزمایشگاه جرم برای پردازش مدارک صحنه جرم استفاده می شد
• آزمایشگاه زبان
• آزمایشگاه پزشکی (شامل پردازش ترکیبات شیمیایی)
• آزمایشگاه بهداشت عمومی
• آزمایشگاه صنعتی

ایمنی
در بسیاری از آزمایشگاه ها ، خطرات وجود دارد. خطرات آزمایشگاهی ممکن است شامل سموم باشد. عوامل عفونی؛ مواد قابل اشتعال ، مواد منفجره یا رادیواکتیو. ماشین آلات متحرک؛ درجه حرارت شدید لیزرها ، میدان های مغناطیسی قوی یا ولتاژ بالا. بنابراین ، اقدامات احتیاطی از اهمیت حیاتی برخوردار هستند. قوانینی برای به حداقل رساندن ریسک فرد وجود دارد ، و تجهیزات ایمنی برای محافظت از کاربران آزمایشگاه از آسیب یا کمک به پاسخگویی به اورژانس استفاده می شود.

ایستگاه شستشوی چشم در آزمایشگاه.

اداره ایمنی و بهداشت شغلی (OSHA) در ایالات متحده ، با شناختن ویژگی های منحصر به فرد محل کار آزمایشگاهی ، استانداردی را برای قرار گرفتن در معرض شغلی در معرض مواد شیمیایی خطرناک در آزمایشگاه ها تنظیم کرده است. این استاندارد اغلب به عنوان "استاندارد آزمایشگاه" یاد می شود. طبق این استاندارد ، آزمایشگاه لازم است یک طرح بهداشت شیمیایی (CHP) تهیه کند که خطرات خاص موجود در محل آن و رویکرد آن به آنها را برطرف کند.

در تعیین برنامه بهداشتی شیمیایی مناسب برای یک تجارت یا آزمایشگاه خاص ، لازم است الزامات استاندارد ، ارزیابی عملکردهای ایمنی ، بهداشتی و زیست محیطی فعلی و ارزیابی خطرات را درک کنید. CHP باید سالانه بررسی شود. بسیاری از مدارس و مشاغل از متخصصان ایمنی ، بهداشت و محیط زیست مانند یک مأمور بهداشت شیمیایی (CHO) برای توسعه ، مدیریت و ارزیابی CHP خود استفاده می کنند. علاوه بر این ، بررسی شخص ثالث همچنین برای ارائه یک "نمای بیرونی" عینی مورد استفاده قرار می گیرد که نگاهی تازه به مناطق و مشکلاتی که به دلیل عادت ممکن است مورد تأیید یا نادیده گرفتن قرار می گیرند ، ارائه می دهد.

ژنتیک ریین تام که دارای کت آزمایشگاهی محافظ است

همچنین بازرسی ها و ممیزی هایی از این دست انجام می شود که به طور مرتب انجام می شود تا خطرات ناشی از جابجایی و ذخیره سازی مواد شیمیایی ، تجهیزات الکتریکی ، سوخت های زیستی ، مدیریت پسماندهای خطرناک ، زباله های شیمیایی ، خانه داری و آمادگی اضطراری ، ایمنی در برابر اشعه ، تهویه و همچنین آزمایش تنفس و هوای داخلی انجام شود. کیفیت عنصر مهم چنین ممیزی ها بررسی پیروی از نظارتی و آموزش افرادی است که به آزمایشگاه دسترسی دارند و یا کار می کنند. آموزش برای بهره برداری بی خطر از آزمایشگاه ضروری است. مربیان ، کارمندان و مدیریت باید در تلاش باشند تا احتمال تصادفات ، جراحات و دعاوی احتمالی را کاهش دهند. تلاش شده است تا اطمینان حاصل شود که فیلمهای ایمنی آزمایشگاهی هم مرتبط هستند و هم جذاب.

سازمان
ساماندهی آزمایشگاهها حوزه ای از تمرکز در جامعه شناسی است. دانشمندان فکر می کنند که چگونه کار آنها باید ساماندهی شود ، که می تواند مبتنی بر مضامین ، تیم ها ، پروژه ها یا زمینه های تخصصی باشد. کار نه تنها بین مشاغل مختلف آزمایشگاه مانند محققان ، مهندسان و تکنسینها بلکه از نظر خودمختاری (در صورت کار باید به صورت فردی یا گروهی) تقسیم شود. به عنوان مثال ، یک گروه تحقیقاتی برنامه ای دارند که آنها برای یک روز از هفته تحقیق خود را در مورد موضوع مورد علاقه خود انجام دهند ، اما برای بقیه آنها در یک پروژه گروهی خاص کار می کنند. مدیریت مالی یکی دیگر از مسائل سازمانی است.

آزمایشگاه خود یک مدل سازمانی با تاریخ است. به دلیل مشاهده این مسئله حاصل شد كه كیفیت كار محققانی كه مشاركت می كنند به طور كلی بیشتر از محققانی است كه در انزوا كار می كنند. از دهه 1950 ، این آزمایشگاه از ابزاری آموزشی است که معلمان برای جذب دانش آموزان برتر در تحقیق استفاده می کنند ، به یک الگوی سازمانی اجازه می دهد که سطح بالایی از بهره وری علمی را داشته باشد.

برخی از اشکال سازماندهی در آزمایشگاه ها عبارتند از:

اندازه آنها: از تعداد انگشت شماری از تحقیقات تا چند صد متغیر است.
تقسیم کار: "بین طراحان و اپراتورها اتفاق می افتد ؛ محققان ، مهندسان و تکنسین ها ؛ نظریه پردازان و آزمایشگران ؛ محققان ارشد ، محققان و دانشجویان جوان ؛ کسانی که منتشر می کنند ، کسانی که انتشارات را امضا می کنند و دیگران و بین تخصص ها".
مکانیسم های هماهنگی: که شامل رسمی سازی اهداف و وظایف می باشد. استاندارد سازی رویه ها (پروتکل ها ، مدیریت پروژه ، مدیریت کیفیت ، مدیریت دانش) ، اعتبار سنجی نشریات و فعالیت های متقابل (تعداد و نوع سمینارها).
سه عامل اصلی وجود دارد که به شکل سازمانی آزمایشگاه کمک می کند:

سوابق تحصیلی محققان و روند اجتماعی شدن آنها.
فرآیند فکری درگیر در کار آنها ، از جمله نوع تحقیق و تجهیزات مورد استفاده آنها.
تاریخچه آزمایشگاه.
اشکال دیگر سازماندهی شامل سازمان اجتماعی است.

سازمان اجتماعی
مطالعه ای توسط H. R. H Richard که شامل دو آزمایشگاه است ، به روشن شدن مفهوم سازمان اجتماعی در آزمایشگاه ها کمک خواهد کرد. موضوع اصلی این تحقیق به رابطه بین کارکنان یک آزمایشگاه (محققان ، سرپرستان ، پذیرندگان ، تکنسینها و غیره) و مکان یابی آنها می پردازد. یاب یاب یک کارمند آزمایشگاه است که وظیفه آن را براساس سیگنال منحصر به فرد ساطع شده از نشان هر یک از کارکنان می داند که در حال حاضر هر عضو آزمایشگاه در کجا قرار دارد. این مطالعه روابط اجتماعی در بین طبقات مختلف مشاغل ، مانند رابطه محققان و یاب را توصیف می کند. این رابطه اجتماعی بین کارمندان درون یک کلاس ، مانند رابطه بین محققان را توصیف نمی کند.

از طریق مطالعات مردم نگاری ، یک یافته این است که ، در بین پرسنل ، هر کلاس (محققان ، سرپرستان و ...) دارای درجه حق دیگری هستند که در هر آزمایشگاه متفاوت است. صلاحیت می تواند هم رسمی باشد و هم غیر رسمی (به معنای اجرای آن نیست) ، اما هر طبقه آگاهی دارد و با وجود خود مطابقت دارد. میزان حق الزحمه ، که از آن به عنوان حقوق کارمندان نیز یاد می شود ، بر تعامل اجتماعی بین کارمندان تأثیر می گذارد. با نگاهی به تعاملات مختلف بین کارکنان ، می توان موقعیت اجتماعی آنها را در سازمان تعیین کرد. به عنوان نمونه ، مدیران در یکی از آزمایشگاههای مطالعه ، حق ندارند از مکان یاب که محققان در حال حاضر در آنجا هستند سؤال کنند ، زیرا آنها حق چنین اطلاعاتی را ندارند. از طرف دیگر ، محققان به این نوع اطلاعات دسترسی دارند. بنابراین یک نتیجه از این سلسله مراتب اجتماعی این است که مکان یاب ، اطلاعات مختلفی را براساس کارمندان و حقوق آنها فاش می کند. مکان یاب نمی خواهد اطلاعاتی را که می تواند رابطه وی با اعضای کارکنان را به خطر اندازد ، افشا کند. مکان یاب به حقوق هر کلاس پایبند است.

سلسله مراتب اجتماعی نیز با نگرش به فن آوری مرتبط است. این امر براساس نگرش مشاغل مختلف نسبت به نشان آزمایشگاهشان استنباط شد. نگرش آنها به این بستگی داشت که چگونه آن شغل نشان خود را از دیدگاه ابزار ، (چگونه نشان برای شغل من مفید است) بستگی به اخلاق (اخلاق من درباره حریم خصوصی چیست ، زیرا مربوط به ردیابی این نشان می شود) و روابط (چگونه خواهد بود؟ اگر از پوشیدن این نشان خودداری کنم ، توسط دیگران دیده می شوم). به عنوان مثال ، پذیرنده این نشان را مفید می داند ، زیرا به آنها کمک می کند تا اعضای کارمندان را در طول روز بیابند. روابط نگارنده را نشان می دهد ، محققان همچنین به دلیل فشارهای غیررسمی ، مانند عدم تمایل به ظاهر یک ورزش مضر ، یا تمایل به جلب توجه خودشان ، نشان خود را به تن می کنند.

یافته دیگر مقاومت در برابر تغییر در یک سازمان اجتماعی است. اعضای کارمندان هنگام تغییر الگوهای حق ، تعهد ، احترام ، سلسله مراتب غیر رسمی و رسمی ، احساس راحتی می کنند.

به طور خلاصه ، تفاوت های نگرش در بین اعضای آزمایشگاه توسط سازمان اجتماعی توضیح داده شده است: نگرش شخص رابطه نزدیکی با نقشی دارد که در یک سازمان دارند. این سلسله مراتب به درک توزیع اطلاعات ، کنترل و نگرش به فناوریها در آزمایشگاه کمک می کند.

مشعل آزمایشگاهی

خرید منشور شیشه ای

فروش منشور آزمایشگاهی

سه پایه آزمایشگاهی

مشعل شیشه گری دست دوم

لیست فروشندگان لوازم آزمایشگاهی

خرید وسایل دست دوم مطب