Comprendre le volume de la cuvette, le matériau, la longueur du trajet, etc.
Un spectrophotomètre est un choix idéal pour mesurer les matériaux d’intérêt lumière absorbance ou transmission à une longueur d’onde spectrale spécifique, de cette manière pour obtenir des données sur la substance concentration et pureté . Une cuvette est un petit récipient contenant des échantillons utilisés pour les mesures spectroscopiques qui sont placés dans les spectrophotomètres. Les cuvettes sont constituées de divers les tailles , volumes, et matériaux , et devrait être transparent pour la gamme de longueurs d’onde ciblée.
Types de cuvettes
Pour les mesures photométriques de solutions liquides, les échantillons doivent être positionnés dans le trajet optique de la lumière d’un photomètre (spectrophotomètre, fluoromètre ou colorimètre) dans un format prédéfini. L’option standard pour cette application est des cuves, des récipients d’échantillons contenant 2 ou 4 fenêtres transparentes optiques.
Figure 1. Longueur de chemin optique standard des cuvettes
Il existe tellement de types de cuvettes disponibles (nous avons plus de 260 skus de cuvettes répertoriées sur nos sites), même en réduisant la gamme à seulement celles utilisées pour les mesures d’absorbance dans le domaine de la spectrophotométrie UV-vis.
Différents schémas de cuvettes, a – e sont des cellules de taille standard
La solution d’échantillon est hébergé à l’intérieur du rlignes des cuvettes ci-dessus. Les cellules de cuvette a – e sont dessinées pour avoir des dimensions externes de 12,5 x 12,5 x 45 mm.
- a: cuvette de fluorescence de taille intérieure de 10 x 10 mm;
- b: 2 cuves semi-micro fluorescentes de 10 mm;
- c: cuvette semi-micro-absorption 2 x 10 mm;
- d: 2 cuvettes sous micro volume de 10 mm;
- e: 2 x 2 mm cuve de fluorescence de taille intérieure.
Les cuvettes de fluorescence sont des cuvettes qui ont 4 parois claires (certains types spécialisés de cuvettes ont trois parois transparentes) tandis que les cuvettes d’absorption ont généralement 2 parois claires. Les cuvettes f et g sont des exemples de cuvettes de dimension non standard, également appelées cuvettes à courte longueur de trajet. La longueur du trajet et la taille externe sont plus petites que les cuvettes standard.
La longueur du trajet de la cuvette est la longueur de la lumière qui traverse la cuvette.
Les cuvettes a et c ont des longueurs de trajet de 10 mm. Les cuves b, c et f ont les mêmes dimensions intérieures (2 x 10 mm) et les cuvettes e et g ont les mêmes dimensions intérieures (2 x 2 mm) mais des dimensions extérieures différentes.
REMARQUE: Les dimensions extérieures des cuvettes f et g ne sont pas standard et ne sont pas applicables dans cette discussion, sauf indication contraire. Néanmoins, ceux qui sont à l’aise avec des cuvettes non standard peuvent toujours les utiliser, en utilisant des adaptateurs appropriés ou des porte-échantillons spécialement conçus.
La cuvette c est une cuvette d’absorbance semi-micro volume (2 parois claires). Il a deux murs sombres (noirs) qu’aucune lumière ne transmet. Ceci est utile car une cuvette d’une longueur de trajet de 10 mm peut être utilisée avec un volume beaucoup plus petit et toute lumière ne passant pas à travers la solution sera masquée pour ne pas atteindre le détecteur de lumière.
Il est très important de ne pas utiliser la cuvette b au lieu de la cuvette c dans une expérience d’absorbance. L’utilisation de b dans la mesure d’absorbance entraînera une lecture incorrecte même lorsque l’arrière-plan de la cuvette b a été mesuré. La cuvette c, par contre, ne convient pas pour une mesure d’émission, qui est généralement effectuée par une géométrie différente.
Les facteurs tels que les caractéristiques des échantillons, la disponibilité du volume, les niveaux de concentration et les types de mesures à effectuer doivent influer sur la décision lors du choix de la cuvette appropriée pour vos applications.
Figure 2. Différents types de cuvettes
Cuvettes par volume
La cuvette la plus utilisée est de type carré avec une dimension externe de 12,5 x 12,5 mm et une hauteur de 45 mm et une taille interne de 10 x 10 mm. Il s’agit d’une dimension standard pour laquelle la plupart des spectrophotomètres et supports de fluoromètres sont conçus. Mtous les types de cuvettes plus grandes et plus petites sont bien entendu également disponibles. Des adaptateurs sont également disponibles pour permettre à des cuves de plus petite longueur de trajet court dans le support standard qui accepte des cuvettes carrées de 12,5 mm x 12,5 mm.
Avec cette taille externe, les cuvettes sont disponibles à partir de< 100 microlitres ( cuvettes sous-micro ) à quelques centaines de microlitres ( cuvettes semi-micro ) à cuvettes de volume standard de 3,5 millilitres. Bien sûr, un plus grand volume de cuvettes (type de macro ) supérieure à 3,5 ml est également disponible, et la taille externe sera plus grande.
Figure 3. Les cuvettes ont un volume différent avec la même empreinte
Comment le volume de la cuvette est-il déterminé?
Le volume de la cuvette fait également référence au volume de liquide d’échantillon qu’elle est conçue pour contenir.
Une cuvette carrée de 1 cm peut contenir 1 ml de liquide par 1 cm de hauteur. Par conséquent, une cuve de 43,75 mm de hauteur (45 mm – 1,25 mm d’épaisseur de base) peut contenir jusqu’à 4,375 ml de liquide. Si la cuve est remplie à 80%, le volume total sera de 3,5 ml, ce que l’on appelle volume standard .
4,375 mL x 80% = 3,5 mL
La raison à 80% est que vous ne devez jamais remplir la cuvette à plus de 80%. Lorsque les liquides sont trop près du bord de la cellule (> 80%), ils peuvent facilement se renverser et causer de nombreux problèmes lors des mesures.
Quelles sont les options de volume de la cuvette?
Quatre types d’options de volume sont disponibles lors du choix d’une cuvette:
- Le volume de mesure d’un macro la cuve est supérieure à 3,5 ml (7 à 35 ml).
- Une cuvette de volume standard contient un volume de mesure de 3,5 ml.
- Un volume de cuve semi-micro contient des échantillons de 0,35 ml à 1,7 ml. Parmi ces types de cuvettes à courte longueur de trajet, une cuvette peut être nécessaire montures ou entretoises .
- Une cuvette sous microvolume contient des échantillons entre 20 uL et 350 uL.
Graphique 4. Cuvettes macro
Figure 5. Cuvettes standard de 3,5 ml
Quel est le Choix de cuvettes à micro volume pour des échantillons limités?
Pour de nombreuses mesures biologiques, les échantillons sont si précieux et quelques millilitres du volume sont difficiles à cibler. Le volume requis peut être réduit en épaississant deux ou quatre côtés de la paroi intérieure de la cuvette.
Par exemple, une cuvette de 4 mm est une cuvette avec une taille externe de 12,5 mm x 12,5 mm et une taille intérieure de 4 mm x 10 mm. Une telle cuvette de 4 mm nécessitera un volume de liquide de 1,4 ml par – 45 mm de hauteur; de même, une cuvette de 1 mm correspond à un volume de liquide de 0,35 mL par – 45 mm de hauteur de cuve.
Voir les exemples ci-dessous:
Graphique 6. Cuvettes semi-micro avec bases carrées de 12,5 * 12,5 mm
Graphique 7. Montage et entretoise permettant des cuvettes de courte longueur dans le support standard
Les spectrophotomètres et les fluoromètres prennent des mesures à l’un des trois faisceaux optiques standard Dimensions Z (la distance entre le bas de la cuvette et le centre de l’ouverture de mesure) —soit 8,5, 15 ou 20 mm — en fonction de l’instrument spécifique.
Cuvettes standard sont généralement à parois droites et s’intègrent dans la plupart des spectrophotomètres. D’autre part, cuvettes semi-micro ont la même empreinte extérieure, mais leur intérieur est généralement effilé à une quantité d’échantillon restreinte. Quoi qu’il en soit, le sous micro cuvette est conçu pour mesurer à travers l’échantillon à une dimension Z spécifique dans la chambre. Il est important de vous assurer que la cuve que vous sélectionnez pour vos mesures d’échantillons est compatible avec la hauteur de dimension Z de votre instrument.
Figure 8. Les cuvettes de sous-micro volume diffèrent en dimensions Z
Lectures complémentaires: Dimensions Z des cuvettes Ultra Micro Volume (liste des 474 données de l’instrument)
Cuvette par longueur de chemin
Dans un laboratoire de recherche typique, le spectrophotomètre a une taille de chambre standard dans laquelle une cuvette est logée pour permettre à une longueur d’onde lumineuse spécifique de traverser la solution d’échantillon. Cette distance entre les fenêtres optiques parallèles de la cuvette est fabriquée avec précision et pré-connue, ce qui est connu sous le nom de longueur du trajet de la cuvette .
Graphique 9. Longueur du chemin de la cuvette
le longueur de chemin standard d’une cuvette est de 10 mm, cependant, un longueur de chemin plus courte et longueur de chemin plus longue est également disponible en stock. Les cuvettes de longueur de trajet plus courte sont généralement plus petites en volume et une longueur de trajet de cuvette plus longue augmente le volume de la cuvette.
Voici quelques caractéristiques importantes des cuvettes à prendre en compte:
- Lors de la prise d’échantillons de mesures trouvées à de faibles concentrations – par exemple, ARN, ADN simple brin et oligonucléotides – il est recommandé d’avoir une longueur de chemin suffisamment longue pour que les lectures de données se situent dans la plage de mesure linéaire de l’instrument. La taille standard est de 10 mm de longueur de chemin, la bonne nouvelle est que des cuvettes avec une longueur de chemin optionnelle sont maintenant disponibles chez nous (double longueur de chemin ).
Graphique 10. Cuvette de 10 mm pouvant être tournée à 90 degrés pour permettre une lecture à une longueur de trajet de 2/5 mm
- Mesurer un échantillon de petit volume sur une courte longueur de trajet est plus facile et plus rapide que de prendre plusieurs étapes pour diluer un échantillon. En outre, comme il y a moins d’étapes de pipetage de transfert, les lectures sont plus susceptibles d’être plus fiables et précises.
- Les cuvettes semi-micro de volume qui ont une longueur de trajet plus courte peuvent fonctionner avec des entretoises ou des supports de cuvette. Ces résultats de test avec des cuves à chemin court sont plus précis et plus fiables lors de la mesure d’échantillons concentrés tels que des acides nucléiques ou des protéines par rapport à la dilution de préparations d’échantillons.
Graphique 11. Cuvettes et monture à courte longueur de trajet
Lectures complémentaires: Sélection de la cuvette UV vis: matériau de la cuvette et longueur du trajet
Cuvette par matériaux
Les cuvettes faites de différents matériaux peuvent s’intégrer dans différentes gammes spectrales. Il est important de s’assurer que la cuvette sélectionnée est transparente aux longueurs d’onde spécifiques lors de la mesure des échantillons d’intérêt. Un choix de matériau de cuvette idéal ne prendrait également en charge que les échantillons (principalement des solutions liquides) et n’interagit pas avec les échantillons utilisé dans la mesure.
Les cuvettes ont une transmission lumineuse d’un gamme de longueurs d’onde limitée , et avoir réfractif discordance diélectrique d’indice (indice de réfraction différent de l’air et des solutions), et peut avoir dégâts comme les rayures qui peuvent être très petites et inaperçues. Tous ces facteurs peuvent affecter la mesure des résultats de l’expérience.
Les longueurs d’onde de la cuvette à utiliser sont déterminées par le matériau de la cuvette. Une transmission suffisante est importante pour la cuvette afin que l’atténuation de la lumière sur les parois transparentes de la cellule n’ait pas un effet négatif sur le résultat de la mesure.
La transmission pour toutes les longueurs d’onde est pas uniforme pour les cuvettes optiques standard, et le plus souvent la transmission spectrale dans le UV ou IR est la plage limite. La plage visible est généralement transmise par presque tous les types de matériaux de cuve.
Cependant, il y a PAS d’accord universel de la transmission minimale requise pour une gamme de longueurs d’onde spécifique. Et différentes normes sont appliquées par différents fabricants (varie entre 10% et 90%).
Plage de transmission utilisable de différents matériaux
| Matériel | Gamme de transmission |
| Quartz UV lointain | 170 à 2700 nm |
| Quartz IR proche | 250 à 3500 nm |
| Quartz UV | 220 à 2500 nm |
| Verre optique | 340 à 2500 nm |
| Plastique | 380 à 850 nm |
| Plastique UV | 220 à 900 nm |
Ce tableau ne doit pas être pris ou utilisé comme référence à la lettre. Il n’est utilisé que pour faire comprendre au lecteur que la gamme utilisable de cuvettes variera considérablement. Il est important de s’assurer que la cuvette à utiliser fonctionnera dans la gamme de longueurs d’onde d’intérêt.
Matériel de quartz a la plus haute résistance à la transmission et à la température, est surtout transparent à la fois dans la plage de la lumière visible et des UV et constitue un choix approprié lors de la mesure d’échantillons dans le spectre de la lumière UV.
Verre et Plastique les matériaux sont normalement transparents à la lumière visible (380-700 nm) mais absorbent dans les UV (190-340 nm) gammes de longueurs d’onde. Par conséquent, les cuves en verre et en plastique sont idéales pour les dosages colorimétriques de protéines ou la mesure de la densité de culture bactérienne, qui ne peux pas être utilisé pour les mesures de concentration et de pureté d’échantillons dans les plages UV. Les cuvettes en plastique sont peu coûteuses et jetables.
Des cuvettes en plastique fonctionnant sous 380 nm sont disponibles, mais le reste des cuvettes en plastique transparent majoritaire sont ne convient pas pour des expériences de fluorescence ou d’absorption.
En effet, le procédé de fabrication (qualité de surface et pureté des parois) conduit à une atténuation de la lumière (le taux d’absorption). Par conséquent, les performances de la cuve peuvent différer d’une marque à l’autre. De plus, de nombreux fabricants utilisent leurs propres matériaux et revêtements de surface exclusifs pour augmenter leur portée de transmission et / ou réduire leurs coûts de cuvette.
Noter: Une transmission élevée peut être nécessaire pour produire des résultats significatifs et fiables, ce qui peut causer des problèmes aux bords des plages de transmission des cuvettes.
Les types de cuvettes présentent des avantages et des inconvénients. Voici quelques conseils supplémentaires pour vous guider dans la sélection de la cuvette la plus appropriée pour des mesures d’échantillons précises et fiables.
Lectures complémentaires: Sélection de la cuvette UV vis: matériau de la cuvette et longueur du trajet
Comment prendre la décision?
Le choix du type de cuvette dépend de l’instrument à utiliser, de la nature de l’expérience et de l’échantillon lui-même. Il est important que les cuvettes et les cellules aient transmission élevée que possible pour certaines longueurs d’onde mesurées, nous ne limitons donc généralement pas le matériau à la seule plage linéaire du photomètre. Cuves à quartz ont la transmission la plus élevée parmi tous les matériaux.
Graphique 12. Cuvettes de quartz avec transmission la plus élevée
Les exigences de l’équipement nécessitent que la cuvette soit compatible avec l’instrument. Le taille externe de la cuvette, car elle doit rentrer dans le support de cuvette, est d’une importance majeure, et aussi prendre note de la la taille de la chambre de mesure.
Un autre facteur à prendre en compte est la position du faisceau lumineux ( Dimension Z): la source lumineuse doit pouvoir passer à travers la fenêtre optique des cuvettes. Ceci est particulièrement important pour les cuvettes de sous-micro volume qui ont de très petites ouvertures. Les fenêtres claires pour les faisceaux lumineux peuvent être très petites (c’est-à-dire 2 mm x 5 mm). S’il n’est pas correctement choisi, le Dimension Z (hauteur légère), les micro-cuvettes pourraient ne pas être compatibles et ne pas être utilisées. Les dimensions Z courantes sont 8,5 mm, 15 mm et 20 mm.
Graphique 13. Petites cuvettes à fenêtre dimension Z de 8,5 15 20 mm
Le prochain facteur majeur est la mesure de longueurs d’onde spectrales impliqués dans les applications. Les cuves en PMMA, en polystyrène ou en verre optique ne sont transparentes que dans le domaine du visible. Lorsque les mesures appliquent des longueurs d’onde UV de moins de 300 nm , cuvettes de quartz ou Quartz IR des cuvettes qui ont une transmission suffisante doivent être utilisées.
Graphique 14. Absorbance des cuvettes en quartz ou en verre entre 220 nm et 400 nm
Contrôle de la température de la cuvette
Pour les méthodes qui reposent sur des réactions à un Température et absorbance mesure au fil du temps, échauffement et efficace contrôle de la température de l’échantillon pendant le processus est essentielle. Dans ce cas, la zone de contact entre la paroi de la cuve et la tige de cuve à température contrôlée doit également être aussi grande que possible en plus d’une résistance adéquate du matériau. Par conséquent, dans les applications à température contrôlée, certaines cuvettes telles que cuvettes macro offrent des avantages.
Les autres facteurs à prendre en compte lors du choix d’une cuvette comprennent résistance chimique , l’échantillon le volume et concentration à portée de main.
Résistance chimique de la cuvette
Le matériau à partir duquel la cuvette est produite est relativement moins important lorsque l’échantillon est un aqueux solution. Les cuvettes en plastique, en verre ou en quartz fonctionneront toutes et vous pouvez même choisir les cuvettes collées NRC les plus abordables.
Si solvants organiques, d’autre part, sont impliqués, les cuvettes en verre et en quartz sont le choix préféré car elles sont plus robustes par rapport aux alternatives en plastique. Et le NRC ne fonctionnera pas avec des solvants organiques, vous devriez plutôt opter pour les versions CRF ou HTR.
Graphique 15. Les types de cuvettes diffèrent en termes de résistance chimique
* HTR : Résistant aux hautes températures. La plus haute qualité pour des expériences avancées. Ces types de cuvettes sont fondus et fabriqués en une seule pièce, avec une résistance extraordinaire aux températures élevées (<1200 ℃) et les produits chimiques corrosifs. La transmission est 83% plus de. Zéro lecture de données la variation est disponible sur demande (par défaut< 0,3%) pour 2 pièces ou plus. HTR-5 signifie que la cuvette a 5 parois claires.
- Noter: Ces cuvettes HTR peuvent être utilisées avec les solvants organiques , aussi bien que acides et bases. Ils sont compatibles avec des produits chimiques tels que l’acétone, la butanone, le DMF et l’acide chlorhydrique concentré.
* CRF : Résistant aux produits chimiques fondu. Best-seller! Ce type de cuvettes résiste à la plupart des solvants organiques, des acides et des bases. Cependant, il a une chance d’être taché par certains produits chimiques sur les bords de liaison. C’est une alternative moins chère au type HTR. CRF-H a une transmission plus élevée (83% vs 80%) que CRF et la même transmission avec HTR.
- Noter : veuillez ne pas utiliser la cuvette CRF pour stocker des produits chimiques pendant une longue période. Nettoyez-le après utilisation.
* CNRC: Non résistant aux produits chimiques. Ce type de cuvette est assemblé avec de la colle.
- Noter: Veuillez noter que ces cuves NRC ne doivent pas être utilisées avec du benzène, du toluène, de l’aqua regia, de l’éthanol, des solutions corrosives ou d’autres substances similaires, car elles peuvent dégrader les liaisons entre les pièces et provoquer des fuites dans la cuve. NE PAS rincer la cuvette avec de l’éthanol ou des solutions similaires pour le nettoyage.
Lectures complémentaires: Explication de HTR, CRF, NRC et résistance chimique
Très petit volume d’échantillon
Si seuls quelques échantillons sont disponibles, le réutilisation de l’échantillon pour les mesures suivantes peuvent être prises en compte. Dans ce cas, il est recommandé d’utiliser des jetables cuvettes en plastique. Le risque de contamination sera minimisé si les cuvettes en plastique sont emballées individuellement et ont une qualité de pureté appropriée.
Alternativement, sous micro cuvettes de quartz peuvent être sélectionnés qui ont été conçus pour être utilisés avec des micro volumes de cuvette .
- Les cuves sous micro ou microvolumes peuvent être réutilisé, éliminant la nécessité de reconstituer continuellement le stock de cuves consommables. Il nous est possible de récupérer de précieux échantillons non dilués pour certaines mesures en aval, en particulier celles dans lesquelles la stérilité n’est pas une exigence obligatoire.
Graphique 16. Sous Micro Cuvettes
Concentration de l’échantillon et longueur du trajet de la cuvette
Le concentration de l’échantillon influence également la sélection de la cuvette car chaque instrument a une détection supérieure limite. Par exemple, un ADN double brin peut être quantifié avec précision jusqu’à une concentration maximale de 100 μg / ml, lors de l’utilisation d’un spectrophotomètre avec une plage de mesure linéaire allant jusqu’à 2 A avec une longueur de chemin de cuvette de 10 mm.
Les solutions de concentration plus élevée doivent être soit diluées, soit une cuvette avec un longueur de chemin plus courte peut être utilisé pour simuler la dilution. Connu du Loi de Beer-Lambert , Une longueur de trajet de cuves de 1 mm permettra à la concentration de dsDNS d’être aussi élevée que 1 000 µg / mL.
Lecture étendue: Configuration du spectrophotomètre UV visible et loi de Beer-Lambert
D’une manière générale, les cuvettes en quartz et en verre ont une transmission et une précision plus élevées des mesures de spectroscopie, et ces cuvettes peuvent être réutilisées beaucoup plus de fois. Cependant, la cuvette en plastique est bon marché et facile à utiliser, pas besoin de nettoyer et d’éviter les contaminations croisées, ce qui en fait un excellent choix pour les protéines, l’ADN et l’ARN et les solutions aqueuses.
C’est tout pour aujourd’hui! Merci pour votre temps de lecture!
L’équipe de Cuvet.Co
