Спектрометр
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Спектрометр (лат. spectrum от лат. spectare — смотреть и метр от др.-греч. μέτρον — мера, измеритель) — оптический прибор, используемый для накопления спектра, его количественного подсчета и последующего анализа с помощью различных аналитических методов. Основной Спектр получается путем регистрации флуоресценции после воздействия на исследуемое вещество каким-либо излучением, например: рентгенофлуоресцентное излучение, лазерное излучение, искровое воздействие и многое другое. Чаще всего измеряемой величиной является интенсивность излучения, но так же может быть, к примеру, его поляризационное состояние. Независимой переменной обычно является длина волны излучения, в основном выраженная в нанометрах, но иногда ее отображают как величину прямо пропорциональную энергии фотона — в виде волнового числа или электрон-вольт, взаимосвязанных с длиной волны.
Модули, регистрирующие спектр, являются, как правило, полупроводниковыми детекторами для рентгено-флуоресцентного анализа, либо используются детекторы на базе ФЭУ, ПЗС линейки или ПЗС матрицы. Спектрометры могут различаться по спектральному диапазону, спектральной чувствительности, оптической схеме.
Основное назначение спектрометра — количественная интерпретация получаемого спектра с целью получения аналитических данных. В большинстве случаев аналитические программы сравнивают полученный спектр со спектром вещества, чей состав известен. Различают следующие типы спектрометров: рентгенофлуоресцентный спектрометр, искровой оптико-эмиссионный спектрометр, лазерный спектрометр, ИК-спектрометр, спектрометр индуктивно-связанной плазмы, атомно-абсорбционный спектрометр, масс-спектрометр, и другие.
Спектрометр используется в спектроскопии для получения спектральных линий и сравнения их длин волн и интенсивностей. Термин «спектрометр» применяется к приборам, работающим в широком диапазоне длин волн, начиная с гамма и рентгеновского излучения, и заканчивая в инфракрасном спектре. Спектрометр является основным прибором в спектроскопических исследованиях. Если круг наших интересов лежит близко к видимому спектру, то это уже спектрофотометрия. Спектроскопы часто используются в астрономии и некоторых направлениях химии. Ранние спектроскопы представляли собой простые призмы с градуировкой, обозначающей длины волн света. В современных приборах, таких как монохроматоры, в основном используется дифракционная решетка, передвижная щель и фотодетектор; полностью автоматизировано и управляется компьютером.
Предком спектрометра является спектроскоп. Спектроскоп был изобретен Джозефом фон Фраунгофером.
Излучение, испускаемое материалом при нагреве, является характеристикой атомарного состава материала. Отдельные частоты дают ярко выраженные линии на шкале, похожие на отпечатки пальцев. К примеру, натрий дает ярко выраженную двойную желтую линию на длинах волн 588.9950 и 589.5924 нанометров соответственно, цвет знакомый всем, кто видел натриевую лампу низкого давления. В спектроскопе начала 19-го века, свет прошедший через щели и коллимирующие линзы, превращался в тонкий пучок параллельных лучей. Затем свет проходил через призму, которая расщепляла пучок на спектр за счет дисперсии(разные длины волн отклоняются на разные углы). Изображение наблюдалось через трубку со шкалой, изображение которой накладывалась на спектральное изображение, позволяя таким образом проводить измерения.
С изобретением фотографической пленки был создан более точный прибор: спектрограф. Работающий по такому же принципу, он имел фотокамеру вместо наблюдательной трубки. В середине двадцатого века камера сменилась трубкой электронного фотоумножителя, что позволило значительно увеличить точность и проводить анализ в реальном времени. Современные спектрометры оснащены цифровыми камерами для просмотра в реальном времени, работают с компьютерами и коммутаторами, обладают встроенными охладителями и контрольными системами.
Примеры использования:
* Научные исследования * Контроль качества на производстве * Экология и охрана окружающей среды: определение тяжелых металлов в почвах, осадках, воде, аэрозолях и др. * Геология и минералогия: качественный и количественный анализ почв, минералов, горных пород и др. * Металлургия и химическая индустрия: контроль качества сырья, производственного процесса и готовой продукции * Лако-красочная промышленность: анализ свинцовых красок * Ювелирная промышленность: измерение концентраций ценных металлов * Нефтяная промышленность: определение загрязнений нефти и топлива * Пищевая промышленность: определение токсичных металлов в пищевых ингредиентах * Сельское хозяйство: анализ микроэлементов в почвах и сельскохозяйственных продуктах * Археология: элементный анализ, датирование археологических находок * Искусство: изучение картин, скульптур, для проведения анализа и экспертиз
