Spectronic 20

El Spectronic 20 es una marca de espectrofotómetro de haz único , diseñado para operar en el espectro visible ^{[ 1 ]} en un rango de longitud de onda de 340 nm a 950  nm, con un ancho de banda espectral de 20  nm. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Está diseñado para la medición cuantitativa de la absorción en longitudes de onda únicas. ^{[ 1 ]} Debido a que mide la transmitancia o absorción de luz visible a través de una solución , ^{[ 4 ]} a veces se le denomina colorímetro . ^{[ 5 ] [ 6 ]} El nombre del instrumento es una marca registrada del fabricante. ^{[ 3 ]}

Desarrollado por Bausch & Lomb y lanzado en 1953, el Spectronic 20 fue el primer espectrofotómetro de bajo costo. ^{[ 5 ]} Rápidamente se convirtió en un estándar de la industria ^{[ 7 ]} debido a su bajo costo, durabilidad y facilidad de uso, ^{[ 8 ]} y se le ha denominado un "espectrofotómetro de laboratorio icónico". ^{[ 9 ]} Se vendieron aproximadamente 600 000 unidades durante sus casi 60 años de producción. Ha sido el espectrofotómetro más utilizado en todo el mundo. ^{[ 1 ]} La producción se interrumpió en 2011 cuando fue reemplazado por el Spectronic 200, ^{[ 10 ]} pero el Spectronic 20 todavía se usa comúnmente. ^{[ 8 ]} A veces se le conoce como el "Spec 20". ^{[ 8 ]}

El colorímetro Bausch & Lomb Spectronic 20 utiliza un monocromador de rejilla de difracción combinado con un sistema para la detección, amplificación y medición de longitudes de onda de luz en el rango de 340 nm a 950 nm. ^{[ 11 ] : 3} 

Como se muestra en el diagrama óptico esquemático (véase a la izquierda), la luz policromática de una fuente en el sistema pasa a través de lentes que se reflejan y dispersan mediante la rejilla de difracción para restringir el rango de longitudes de onda de la luz. Este rango restringido de longitudes de onda se transmite a la muestra que se va a medir. La intensidad de la luz transmitida se determina mediante un detector de fototubo . El movimiento mecánico de la rejilla de difracción mediante la leva acoplada al control de longitud de onda permite al usuario seleccionar diferentes longitudes de onda. Este es el "mando λ", donde λ se refiere a la longitud de onda de la luz utilizada para la medición. ^{[ 11 ] : 3–5}

Muchas sustancias absorben luz en el rango ultravioleta-visible. La absorción a cualquier longitud de onda particular en el rango ultravioleta-visible es proporcional a la concentración de las sustancias en la solución u otro medio, de acuerdo con la relación de Beer-Lambert . En la práctica, la relación de Beer-Lambert se puede expresar como:

A = ε x l x c

donde A es la absorbancia medida por el instrumento, ε es el coeficiente de absorción molar de la muestra, l es la longitud del recorrido del haz de luz a través de la muestra y c es la concentración de la sustancia en la solución o medio. ^{[ 12 ]} El Spectronic 20 se utiliza comúnmente para la determinación cuantitativa de la concentración de una sustancia de interés. El Spectronic 20 mide la absorbancia de la luz a una concentración predeterminada, y la concentración se calcula a partir de la relación de Beer-Lambert. ^{[ 12 ]}

The absorbance of the light is the base 10 logarithm of the ratio of the Transmittance of the pure solvent to the transmittance of the sample, and so the two absorbance and transmittance can be interconverted.^[12] Either transmittance or absorbance can therefore be plotted versus concentration using measurements from the Spectronic 20. Plotting a curve using percent transmittance of light yields an exponential curve. However, absorbance is linearly related to concentration, and so absorbance is often preferred for plotting a standard curve. This type of standard curve relates the concentration of the solution (on the x-axis) to measures of its absorbance (y-axis).^[13]

To obtain such a curve, a series of dilutions of known concentration of a solution are prepared and readings are obtained for each of the dilutions (see plot at left).^[13] In this plot, the slope of the line is the product ε x l. By measuring a series of standards and creating the standard curve, it is possible to quantify the amount or concentration of a substance within a sample by determining the absorbance on the Spec 20 and finding the corresponding concentration on the calibration curve. Alternatively, the logarithm of percent transmittance can be plotted versus concentration to create a standard curve using the same procedure.^[14]

The absorbance measured by the Spectronic 20 is the sum of the absorbance of each of the constituents of the solution. Therefore, the Spectronic 20 can be used to analyze more complex solutions. For example, if a sample solution has two light-absorbing compounds in it, then the user performs measurements at two different wavelengths and constructs standard curves for each compound. Then the concentration of each compound can be calculated algebraically.^[15]

The Spectronic 20 can be used for turbidimetric measurements. In microbiological work, the turbidity of a liquid culture of bacterial cells relates to the cell count, and OD600 measurements can be conducted for this purpose using the Spectronic 20.^[16] Likewise the turbidity of water suspensions of clays and other particles of size suitable for light scattering can be quantitatively determined by means of a Spectronic 20.^[17] In the past, the Spectronic 20 was used for clinical diagnostic purposes.^[18]

Antes de analizar una muestra, el Spectronic 20 se calibra utilizando una solución en blanco , que es el disolvente puro utilizado en la muestra experimental. Normalmente es agua o un disolvente orgánico . En esta calibración, la transmitancia se ajusta al 100 % mediante el mando de calibración del instrumento (el mando de control del amplificador en la figura de la derecha). Opcionalmente, el instrumento también puede calibrarse con una solución madre de una muestra con una concentración conocida que tenga una absorbancia de 2 o con estándares suministrados por el fabricante, utilizando el mando de absorción de luz en el diagrama que se muestra a la derecha. ^{[ 3 ]} Después de la calibración, el usuario coloca un tubo de ensayo o cubeta de 1/2 pulgada que contiene la solución de muestra a medir en el compartimento de muestras. ^{[ 11 ] : 5} La calibración se repite cada vez que se cambia la longitud de onda. Generalmente se utiliza una muestra de referencia estándar para comprobar periódicamente la deriva . Para medir longitudes de onda superiores a 650 nm , se abre la parte inferior del instrumento y se instala un filtro rojo y una fotocélula sensible al rojo . ^{[ 11 ] : 7}

El diseño original del Spectronic 20 utilizaba un dial analógico ^{[ 19 ]} para la lectura de la transmisión desde 100%T hasta 1%T (escala superior), ^{[ 2 ]} 0A - 2A (escala inferior). El uso del instrumento original requiere el ajuste manual de la longitud de onda ^{[ 2 ]} y la lectura de datos en una pantalla analógica de aguja móvil. ^{[ 20 ]}

El Spectronic 20D (lanzado en 1985) y posteriormente el 20D+ sustituyeron el dial analógico por una pantalla digital LED roja , ofreciendo mayor precisión en la lectura, aunque no necesariamente mayor exactitud en la lectura real. En el manual de instrucciones de 2001 se incluye una comparación de las características del 20+ y el 20D+. ^{[ 20 ]}

The Spectronic 20 was replaced by the Spectronic 200 in the Thermo Scientific spectrophotometer product line in 2011.^[10] The Spectronic 200 utilizes an array detector and digital control of the measured wavelength, while retaining the characteristic λ knob of the Spec 20 for setting the wavelength. In addition to replicating the user modes of the Spec 20D+ (which it can emulate on a color LCD screen) the Spec 200 accommodates both test-tubes and square cuvettes without needing to install an adapter. Software modes described in the Spectronic 200's specifications include scanning, four wavelength simultaneous measurement, and quantitative analysis with up to four standards,^[21] in contrast to the SPEC 20D+ which offered only single point calibration.

Originally introduced by Bausch & Lomb in 1953, the product line was sold to Milton Roy in 1985. Milton Roy sold its instrument group to Life Sciences International, renamed Spectronic Instruments, Inc. in 1995. Spectronics Instruments was purchased by Thermo Optek in 1997, renamed Spectronic-Unicam in 2001 and Thermo-Spectronic in 2002. In 2003 the product line was moved to Madison, WI and the brand renamed to Thermo Electron.^[22]

With the merger of Thermo Electron and Fisher Scientific in 2006 the brand changed to Thermo Scientific, and remained such until the end of the production run.^[23] Spectronic 20 instruments found in labs today may bear any of the Bausch and Lomb, Milton Roy, Spectronic, Thermo Electron or Thermo Scientific brand names.^[22]

The Spectronic 20 is apparently one of the few lab instruments to remain intact after the destruction of the laboratory in the movie Back to the Future.^[8]

• Spectronic 20, imágenes e instrucciones de ChemLab (del Dartmouth College)
• Página web del fabricante SPEC 200 (del fabricante actual)