Difference in Quantifiable Concentration Ranges of UV-Vis Spectrophotometer and Fluorescence Spectrophotometer

Význam tématu

Kvantitativní stanovení ve stopových a vyšších koncentracích je klíčové v environmentální, farmaceutické a průmyslové analytice. Porovnání absorpční a fluorescenční spektrofotometrie ukazuje, jak optimalizovat citlivost a linearitu měření podle požadované rozsahové citlivosti.

Cíle a přehled studie

Cílem experimentu bylo porovnat rozsahy kvantifikace, limity detekce a linearitu kalibračních křivek pro rodamin B při použití UV-Vis spektrofotometru a fluorescenčního spektrofotometru. Studie hodnotila schopnost obou metod zachytit nízké i vyšší koncentrace sloučeniny.

Použitá metodika

Standardní rosolution rodaminu B byly připraveny v destilované vodě s koncentracemi od 0,003 do 5 μg/ml. Pro UV-Vis měření byla sledována absorbance při 544 nm, pro fluorescenční metodu intenzita emise při 577 nm po excitaci na 544 nm. Kalibrační křivky byly zkonstruovány pro vysoké a nízké koncentrace zvlášť a určen byl limit detekce (3σ) a kvantifikace (10σ) na základě opakovaných měření blanku a standardů.

Použitá instrumentace

• UV-Vis spektrofotometr Shimadzu UV-2600i: rozsah 300–700 nm, šířka štěrbiny 1,0 nm, rychlost přenosu střední.
• Fluorescenční spektrofotometr Shimadzu RF-6000: excitace 544 nm, emise 540–700 nm, šířky průchodek Ex/Em 5,0 nm, rychlost skenu 600 nm/min.

Hlavní výsledky a diskuse

Absorpční metoda vykázala výbornou linearitu v rozsahu 0,31–5 μg/ml (R²=0,9999), ale při nižších úrovních nad limitem kvantifikace (0,019 μg/ml) se projevila šumová omezení (R² poklesla na ~0,98). Fluorescenční metoda dosáhla limitu kvantifikace 4,3×10⁻⁵ μg/ml a detekce 1,3×10⁻⁵ μg/ml, tedy citlivost byla více než 400× vyšší než u UV-Vis. Linearita fluorescence byla výborná v nízkých koncentracích (R²=0,9991 pro 0–0,013 μg/ml), avšak ve vyšších koncentracích nad 0,125 μg/ml dochází k quenching efektu a nelinearitě (R²=0,8091 pro 0–5 μg/ml).

Přínosy a praktické využití metody

• Absorpční spektrofotometrie je vhodná pro rychlé a robustní stanovení vyšších koncentrací bez nutnosti speciálních filtrů.
• Fluorescenční spektrofotometrie poskytuje vysokou citlivost a nízký šum při stanovení stopových množství.
• Kombinovaným přístupem lze pokrýt široký rozsah koncentrací s optimální přesností.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj zdrojů světla s nižším pozadím, zdokonalení optických filtrů a pokročilá datová analýza (strojové učení) pro automatickou detekci nelinearit a korekci artefaktů. Miniaturizace spektrometrů a integrace do on‐line monitoringu procesů přinese širší nasazení v terénních i průmyslových aplikacích.

Závěr

Srovnání UV-Vis a fluorescenční spektrofotometrie pro stanovení rodaminu B ukázalo komplementární využití obou technik. Pro vyšší koncentrace je efektivní UV-Vis, pro nízké concentrační úrovně je nezastupitelná fluorescence. Správnou volbou metody lze dosáhnout maximální citlivosti a spolehlivosti měření.