آزمایشگاه‌های تحلیلی، تحقیقاتی و آزمایشی در طیف گسترده‌ای از صنایع، تحقیقات بالینی و دارویی گرفته تا محصولات مصرف‌کننده و تجزیه و تحلیل زیست‌محیطی، در حال فراگیر شدن هستند. در واقع، تقریباً هر محصولی که در فعالیت‌های روزانه خود با آن مواجه می‌شویم، احتمالاً در مرحله‌ای از توسعه آن در یک آزمایشگاه تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است.
در حالی که تنوع زیادی در روش‌های آزمایش موجود و صنایع ارائه شده وجود دارد، این آزمایشگاه ها یک چیز مشترک دارند: تمایل به نتایج دقیق. به این ترتیب، این آزمایشگاه‌ها اغلب به گازهای حامل، احتراق و کالیبراسیون با خلوص بالا متکی هستند.گازهای آزمایشگاهی به طیف وسیعی از گازها گفته می‌شود و به طور فزاینده‌ای جزء حیاتی در آزمایشگاه هستند. این گازها کمیاب یا با خلوص فوق العاده بالا (99.995٪ و بالاتر) هستند. بسیاری از صنایع، از جمله تحلیلی، دارویی، الکترونیک و پتروشیمی از خواص منحصر به فرد گازهای ویژه بهره می‌برند که به بهبود بازده، بهینه‌سازی عملکرد و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.
گاز آزمایشگاهی
انواع گازهای آزمایشگاهی
- مخلوط‌های هوازی و بی‌هوازی
- گازها برای آنالیز ابزاری
- ایزوتوپ‌های پایدار برای استفاده بالینی
- (نئون- مونوکسید کربن، اکسید کربن- استیلن- هلیوم، اکسید کربن- هلیوم-اکسیژن، اکسید کربن- استیلن- هلیوم-اکسیژن، گازهای خالص، استیلن، هوا، آرگون، دی اکسید کربن، هلیوم، هیدروژن، متان، نیتروژن، اکسیژن، پروپان)
موارد استفاده گاز آزمایشگاهی
کاربردهای تحلیلی یا آزمایشگاهی ممکن است شامل کروماتوگرافی گازی (GC، GC-MS، LC-MS)، طیف‌سنجی (ICP، ICP-MS، Flame AA، GFAA، NMR)، تکنیک‌های آنالیز تخصصی (تجزیه و تحلیل حرارتی و عنصری، تجزیه‌کننده‌های کربن آلی کل) باشد. همچنین ممکن است پردازش نمونه یا مواد باشد.
برخی از ابزارهای اندازه‌گیری تحلیلی برای کارکرد ابزار و یا کالیبراسیون به گازهای آزمایشگاهی و کالیبراسیون ویژه نیاز دارند.
کاربرد برخی از گازهای آزمایشگاهی
- هلیوم
هلیوم (He) گازی بسیار سبک، بی‌بو و بی‌مزه است. همچنین یکی از شش گاز نجیب (هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون) است که به این دلیل نامیده می شود زیرا با عناصر دیگر واکنش نشان نمی‌دهند و بنابراین نمی‌توانند با اتم‌های دیگر پیوند برقرار کنند تا ترکیبات پیچیده ایجاد کنند. هلیوم به دلیل عدم واکنش آنها اغلب به عنوان گاز حامل در آزمایشگاه‌ها استفاده می‌شود.
- آرگون
آرگون (Ar) نیز یک گاز نجیب با خواص غیر واکنشی است. علاوه بر کاربرد شناخته شده آن در چراغ‌های نئون، گاهی اوقات در بخش‌های پزشکی و بیوتکنولوژی نیز استفاده می‌شود گاز آرگون در طیفسنجهای جرمی و سایر ابزارهای آنالیز برای اندازه‌گیری جذب و انتشار اتمی استفاده می‌شود. همچنین برای تولید انرژی پلاسما برای یونیزه کردن نمونه‌ها استفاده می‌شود. به دلیل بی اثر بودن این گاز از آن به عنوان گاز حامل در کروموتوگرافی گازی استفاده می‌کنند.
- دی اکسیدکربن
دی اکسید کربن در کروماتوگرافی سیال به عنوان فاز متحرک اولیه استفاده می‌شود.
- اکسیژن
اکسیژن برای ایجاد احتراق در طول تجزیه و تحلیل عنصری و برای تحریک رشد سلولی در انکوباتورها و بیورآکتورها استفاده می‌شود.
- نیتروژن
نیتروژن در آزمایشگاه‌ها در درجه اول برای کنترل جو برای تجهیزات و روش‌های بسیار حساس استفاده می‌شود. گاز نیتروژن برای کنترل سطوح اکسیژن، رطوبت و دما در تجهیزات آزمایشگاهی از جمله انکوباتورهای سلولی، گلاوباکس و طیفسنجهای جرمی اعمال می‌شود.
- هیدروژن
گاز هیدروژن بسته به کاربرد هم به عنوان حامل و هم به عنوان گاز احتراق استفاده می‌شود. بیشتر در محیط آزمایشگاهی برای کروماتوگرافی گازی و طیف سنجی جذب اتمی و انتشار استفاده می‌شود.
انتخاب سیستم تحویل گاز مناسب
تقریباً برای همه گازهای آزمایشگاهی، حفظ خلوص گاز یک نیاز حیاتی است. برای این منظور، انتخاب ابزار تحویل و سازگاری آنها با گاز آزمایشگاهی و درجه خلوص آن باید در نظر گرفته شود. این کافی نیست که ابزار با گاز آزمایشگاهی سازگار باشند، بلکه طراحی، خلوص گاز را تضمین کرده و حفظ می‌کند. از آنجایی که گازها باید در محل استفاده محفوظ و به آسانی در دسترس باشند، ابزار تحویل برای اطمینان از سازگاری سیستم و حمل و نقل ایمن بسیار مهم است.
انواع روش عرضه گازهای آزمایشگاهی عبارتند از:
- دوئرها (Dewars)
- سیلندرها (Cylinders)
- ژنراتور گاز (Gas generator)
به طور رایج، بیشتر گازهای آزمایشگاهی درسیلندرهای گاز فشرده، عرضه می‌شوند. سیلندر یا مخزن گاز یک مخزن تحت فشار است که برای ذخیره گازها در فشار بالا استفاده می شود.
سیلندرهای گاز فشرده
استفاده از گازهای فشرده در آزمایشگاه در صورت عدم استفاده صحیح می تواند خطرناک باشد. بسیاری از گازها می‌توانند انفجاری، قابل اشتعال، خورنده و سمی باشند. از آنجایی که گازها در مخازن و سیلندرها تحت فشار بالا هستند، هر گونه انتشار گاز می‌تواند به سرعت پخش شود و پرسنل آزمایشگاه را به خطر بیندازد. مرگ بر اثر انفجار یا خفگی خطرات ایمنی کمتر کشنده شامل صدمات فیزیکی ناشی از استفاده نادرست تانک ها، به ویژه به دست ها، پاها و قسمت پایین کمر است. اندازه سیلندرهای گازهای آزمایشگاهی می تواند از حدود 170 تا 190 گرم (80 تا 100 لیتر در 1 اتمسفر) تا 9 کیلوگرم (4700 لیتر در 1 اتمسفر) متفاوت باشد. گاز زمانی که در سیلندرهای کم فشار، تحت فشار قرار می گیرد به صورت مایع است.
