Πηγή: https://www.edinst.com/wp-content/uploads/2020/03/DS5Graphic_RGB-72DPI-e1588080109202.png  

Η φασματοσκοπία υπεριώδους-ορατού (UV-Vis) είναι μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιείται για να μελετήσει την απορρόφηση και τη διάχυση του ορατού και του υπεριώδους φωτός σε δείγματα όπως οργανικές ενώσεις  και οργανικές πρωτεΐνες. Οι απορροφήσεις στην περιοχή υπεριώδους και ορατού τμήματος του φάσματος είναι αποτέλεσμα των ενεργειακών μεταβολών στην ηλεκτρονική δομή των μορίων. Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι εκείνα που διαμέσου της διέγερσης τους, προκαλούν απορρόφηση ενέργειας σε διακεκριμένα ποσά. Οι αλλαγές της ενέργειας του μορίου μιας χημικής ένωσης (με την διέγερση και την αποδιέγερση) προκαλούν μεταβολές της διπολικής ροπής η οποία είναι υπεύθυνη για την αλληλεπίδραση του με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. 

Η φασματοσκοπία υπεριώδους – ορατού εκμεταλλεύεται την κυματοειδή φύση των ηλεκτρονίων και τις αλληλεπιδράσεις τους με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τα φασματοσκοπικά όργανα υπεριώδους ορατού χρησιμοποιούνται για να προσδιορίσουν, να χαρακτηρίσουν και να ποσοτικοποιήσουν ένα ευρύ φάσμα μοριακών ενώσεων1. Όταν ένα υλικό ακτινοβολείται με ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, μπορεί να εμφανιστούν φαινόμενα όπως η μετάδοση, η απορρόφηση, η αντανάκλαση και η διάσπαση. Η απορρόφηση συμβαίνει όταν η ενέργεια του εισερχόμενου φωτός είναι ίση με τη διαφορά ενέργεια μεταξύ της θεμελιώδους κατάστασης του μορίου και της διεγερμένης κατάστασης. 

Μέσω της συγκεκριμένης αναλυτικής τεχνικής μπορεί να μετρηθεί η ποσότητα του διακριτού μήκους κύματος του υπεριώδους ή του ορατού φωτός που απορροφάται από ένα δείγμα σε σύγκριση με ένα δείγμα αναφοράς. Τα όργανα από τα οποία αποτελείται ένα φασματοφωτόμετρο υπεριώδους – ορατού είναι μία πηγή φωτός, ένα πρίσμα (μονοχρωμάτορας), το δείγμα και ένας ανιχνευτής. Η πηγή φωτός είναι συνήθως μια λυχνία ξένου, είτε λαμπτήρες βολφραμίου και αλογόνου, ικανές να εκπέμπουν φως σε ένα ευρύ φάσμα μήκους κύματος για την περιοχή του υπεριώδους και του ορατού. Στο επόμενο βήμα, ορισμένα μήκη κύματος του φωτός που είναι κατάλληλα για τον τύπο του δείγματος και του αναλυτή, πρέπει να επιλεγούν για ανίχνευση από τα ευρεία μήκη κύματος που εκπέμπονται από την πηγή φωτός. Ο μονοχρωμάτορας διαχωρίζει το φως σε μία στενή ζώνη μήκους κύματος. Πιο συχνά βασίζεται στις διακλαδώσεις διάχυσης, οι οποίες μπορούν να περιστραφούν για να επιλέξουν εισερχόμενες και αντανακλούμενες γωνίες για την του επιθυμητού μήκους κύματος του φωτός2. Μετά τη διέλευση από το πρίσμα (μονοχρωμάτορας) το φως περνάει μέσα από το δείγμα. Για όλες τις αναλύσεις, η μέτρηση ενός δείγματος αναφοράς, συχνά ένα άδειο δείγμα με την προσθήκη του διαλύτη που χρησιμοποιείται και στο προς εξέταση δείγμα, είναι επιτακτική. Αφότου το φως περάσει μέσα από το δείγμα, ένας ανιχνευτής χρησιμοποιείται για να μετατρέψει το φως σε ένα αναγνώσιμο ηλεκτρικό σήμα.  Γενικά, οι ανιχνευτές βασίζονται σε φωτοηλεκτρικές επιστρώσεις ή ημιαγωγούς. Μια φωτοηλεκτρική επίστρωση εκπέμπει αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια όταν εκτίθενται στο φως. Όταν τα ηλεκτρόνια εκτοξεύονται, παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα ανάλογο με την ένταση του φωτός. Ο φωτοπολλαπλασιαστής ή φωτοπολλαπλασιαστικός σωλήνας (PM4)3 είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους ανιχνευτές που χρησιμοποιούνται στην φασματοσκοπία υπεριώδους – ορατού4. Ως προς τους ημιαγωγούς όταν αυτοί εκτίθενται στο φως, ηλεκτρικό ρεύμα ανάλογο με την ένταση του φωτός μπορεί να περάσει. Πιο συγκεκριμένα οι φωτοδίοδοι5 και οι συσκευές (ή διατάξεις) συζευγμένου φορτίου (charge-coupled device – CCD)6 είναι από τους πιο συνηθισμένους ανιχνευτές που βασίζονται στην τεχνολογία ημιαγωγών. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα παράγεται από τον ανιχνευτή, το σήμα αναγνωρίζεται και εξάγεται σε έναν υπολογιστή ή οθόνη. 

 Η χρωμοφόρα διαλελυμένη οργανική ύλη (CDOM) αντιπροσωπεύει τo κλάσμα απορρόφησης φωτός της διαλελυμένης οργανικής ύλης. Η CDOM καθορίζει της οπτικές ιδιότητες των φυσικών υδάτινων οικοσυστημάτων και επηρεάζει άμεσα τόσο την ένταση όσο και τη φασματική κατανομή του φωτός στο νερό7. Ένα μικρό ποσοστό της CDOM εκπέμπει φθορισμό όταν διεγείρεται από φωτόνια με συγκεκριμένη ενέργεια. Κατά συνέπεια η διαλελυμένη οργανική ύλη πολλές φορές αναλύεται με τη χρήση φασματοσκοπία υπεριώδους- ορατού και φασματοσκοπίας φθορισμού, κυρίως λόγω της ευκολία στην χρήση, των γρήγορων αποτελεσμάτων, του χαμηλού κόστους και της υψηλής ευαισθησίας. Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν τις προαναφερθείσες μεθόδους αρκετά χρήσιμες στη διαχείριση μεγάλου αριθμού δειγμάτων διαλελυμένης οργανικής ύλης, το οποίο είναι σύνηθες σε έρευνες πεδίου. 

1. Theory of UV-Visible Spectroscopy. UV-Visible Spectroscopy. https://jascoinc.com/learning-center/theory/spectroscopy/uv-vis-spectroscopy/ 

2.  Diffey, B. L. (2002, September). Sources and measurement of ultraviolet radiation. Methods, 28(1), 4–13. https://doi.org/10.1016/s1046-2023(02)00204-9 

3. https://micro.magnet.fsu.edu/primer/digitalimaging/concepts/photomultipliers.html 

4. Picollo, M., Aceto, M., & Vitorino, T. (2018, November 14). UV-Vis spectroscopy. Physical Sciences Reviews, 4(4). https://doi.org/10.1515/psr-2018-0008 

5. Teja, R. (2021, May 15). What is a Photodiode? Working, V-I Characteristics, Applications. ElectronicsHub. https://www.electronicshub.org/photodiode-working-characteristics-applications/ 

6. Amelio, G. F. (1974). CHARGE-COUPLED DEVICES. Scientific American, 230(2), 22–31. http://www.jstor.org/stable/24950003

7. Li, P., & Hur, J. (2017, February 1). Utilization of UV-Vis spectroscopy and related data analyses for dissolved organic matter (DOM) studies: A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 47(3), 131–154. https://doi.org/10.1080/10643389.2017.1309186