Введение

Небольшой контейнер, используемый в лабораториях, или лабораторный инструмент.

В лабораториях кувета представляет собой небольшой трубчатый контейнер с прямыми стенками и круглым или квадратным поперечным сечением. Она герметично закрыта с одного конца и изготовлена из прозрачного материала, такого как пластик, стекло или кварцевое стекло. Куветы предназначены для размещения образцов при спектроскопических измерениях, когда луч света пропускается через образец внутри куветы для измерения его поглощения, пропускания, интенсивности флуоресценции, поляризации флуоресценции или времени жизни флуоресценции. Это измерение выполняется с помощью спектрофотометра.

Обзор

Традиционная ультрафиолетовая–видимая спектроскопия или флуоресцентная спектроскопия использует жидкие образцы. Часто образец представляет собой раствор, в котором растворено интересующее вещество. Образец помещают в кювету, а кювету – в спектрофотометр для анализа. Кювета может быть изготовлена из любого материала, прозрачного в диапазоне длин волн, используемых в анализе. Самые маленькие кюветы вмещают 70 микролитров, а самые большие – 2,5 миллилитра и более. Ширина определяет длину оптического пути света через образец, что влияет на расчет значения поглощения. Многие кюветы имеют оптический путь 1 см, что упрощает расчет коэффициента поглощения. Большинство кювет имеют две прозрачные стороны, расположенные друг напротив друга, чтобы свет спектрофотометра мог проходить сквозь них, хотя в некоторых тестах используется отражение, и тогда достаточно одной прозрачной стороны. Для флуоресцентных измерений требуются еще две прозрачные стороны, расположенные под прямым углом к сторонам, используемым для света спектрофотометра, для возбуждающего света. Некоторые кюветы имеют стеклянную или пластиковую крышку для работы с опасными растворами или для защиты образцов от воздействия воздуха.

Техника

Царапины на боковых стенках кюветы рассеивают проходящий свет и приводят к ошибкам. Резиновая или пластиковая рамка защищает кювету от случайных ударов и царапин о корпус прибора. Растворитель и температура также могут влиять на результаты измерений. Кюветы, используемые в экспериментах по круговому дихроизму, ни в коем случае нельзя подвергать механическим напряжениям, так как это вызовет двойное лучепреломление кварца и повлияет на измерения. Анализ будет проводиться с использованием стандартного сканирующего спектрофотометра и обычной лабораторной кюветы (специального сосуда), которая помещается в отсек для образца прибора. Отпечатки пальцев и капли воды искажают световые лучи во время измерения, поэтому для очистки внешней поверхности кюветы перед использованием можно использовать марлю или ткань с минимальным ворсом. Бумажные полотенца и подобные материалы могут поцарапать кювету. Можно использовать мягкое моющее средство или этанол, после чего промыть водопроводной водой. Следует избегать использования кислот и щелочей из-за их коррозионного воздействия на стекло, а ацетон не подходит для работы с пластиковыми кюветами. При переносе раствора в кювету с помощью пастеровской пипетки, содержащей воздух, внутри кюветы могут образоваться пузырьки, снижающие чистоту раствора и рассеивающие световые лучи. Для удаления пузырьков используют метод "обернутого пальца". Уровень раствора в кювете должен быть достаточным, чтобы находиться в пути светового пучка. Если образец необходимо инкубировать при высокой температуре, следует избегать температур, превышающих допустимые для кюветы.

Типы

Исторически для измерений в ультрафиолетовом диапазоне требовались многоразовые кварцевые кюветы, поскольку стекло и большинство пластиков поглощают ультрафиолетовый свет, вызывая интерференцию. Сегодня существуют одноразовые пластиковые кюветы, изготовленные из специальных пластиков, прозрачных для ультрафиолетового света. Стеклянные, пластиковые и кварцевые кюветы подходят для измерений на больших длинах волн, например, в диапазоне видимого света. "Тандемные кюветы" имеют стеклянный разделитель, простирающийся на две трети высоты в центре, что позволяет проводить измерения с двумя разделенными растворами, а затем после их смешивания. Кюветы изготавливаются из кварца и пластика (одноразовые), в зависимости от требований к пропусканию УФ-излучения.

Пластик

Пластиковые кюветы часто используются в быстрых спектроскопических анализах, где высокая скорость важнее высокой точности. Пластиковые кюветы с полезным диапазоном длин волн 380–780 нм (видимый спектр) могут быть утилизированы после использования, предотвращая загрязнение при повторном использовании. Они недороги в производстве и приобретении. Одноразовые кюветы могут использоваться в некоторых лабораториях, где интенсивность светового пучка недостаточно высока, чтобы повлиять на допустимые отклонения поглощения и стабильность показаний. Чаще всего для изготовления пластиковых кювет используются полиметилметакрилат (ПММА) и полистирол (ПС).

Стекло

Коронное стекло имеет оптимальный диапазон длин волн 340–2500 нм. Стеклянные кюветы обычно используются в диапазоне длин волн видимого света, в то время как кварцевое стекло (расплавленный кварц) чаще применяется для ультрафиолетовых применений.

Кварц

Кварцевые ячейки обладают большей прочностью, чем пластиковые или стеклянные. Кварц отлично пропускает ультрафиолетовое излучение и может использоваться в диапазоне длин волн от 190 до 2500 нм.

Сапфир

Сапфировые кюветы – самые дорогие, но при этом отличаются наибольшей долговечностью, устойчивостью к царапинам и светопропусканием. Диапазон пропускания охватывает от ультрафиолетового до средневолнового инфракрасного излучения – от 250 до 5000 нм. Сапфир способен выдерживать экстремальные условия, создаваемые некоторыми растворами образцов, и перепады температур.

История

В 1934 году Джеймс Франклин Хайд создал комбинированную кремниевую ячейку, свободную от других посторонних элементов, как способ расплавления других стеклянных изделий. В 1950-х годах компания Starna Ltd. усовершенствовала этот метод, научившись полностью расплавлять сегмент стекла при помощи нагрева, не изменяя его форму. Это нововведение изменило производство инертных кювет, исключив использование термопластов. До появления прямоугольных кювет использовались обычные пробирки. По мере развития инноваций, конструкция кювет была изменена для обеспечения лучшей фокусировки по сравнению с обычными пробирками.