Спектрометр ( / сек р ɛ к т г ɒ м ɪ т ər / ) является научным инструментом , используемым для разделения и измерения спектральных компонентов физического явления. Спектрометр - это широкий термин, который часто используется для описания инструментов, которые измеряют непрерывную переменную явления, в котором спектральные компоненты так или иначе смешаны. В видимом свете спектрометр может разделять белый свет и измерять отдельные узкие полосы цвета, называемые спектром. Масс - спектрометризмеряет спектр масс атомов или молекул, присутствующих в газе. Первые спектрометры использовались для разделения света на набор отдельных цветов. Спектрометры были разработаны на ранних этапах изучения физики , астрономии и химии . Способность спектроскопии определять химический состав стимулировала ее развитие и продолжает оставаться одним из основных ее применений. Спектрометры используются в астрономии для анализа химического состава звезд и планет , а спектрометры собирают данные о происхождении Вселенной .
Примерами спектрометров являются устройства, которые разделяют частицы , атомы и молекулы по их массе , импульсу или энергии . Эти типы спектрометров используются в химическом анализе и физике элементарных частиц .
Типы спектрометров [ править ]
Оптические спектрометры или оптико-эмиссионный спектрометр [ править ]
Спектрометры оптического поглощения [ править ]
В частности, оптические спектрометры (часто называемые просто «спектрометры») показывают интенсивность света как функцию длины волны или частоты. Световые волны разных длин разделяются преломлением в призме или дифракцией на дифракционной решетке . Примером может служить ультрафиолетовая видимая спектроскопия .
В этих спектрометрах используется явление оптической дисперсии . Свет от источника может состоять из непрерывного спектра , спектра излучения (яркие линии) или спектра поглощения (темные линии). Поскольку каждый элемент оставляет свою спектральную сигнатуру в виде наблюдаемых линий, спектральный анализ может выявить состав анализируемого объекта. [1]
Оптико-эмиссионные спектрометры [ править ]
Оптико-эмиссионные спектрометры (часто называемые «спектрометрами OES или искровым разрядом») используются для оценки металлов с целью определения химического состава с очень высокой точностью. Искра подается через высокое напряжение на поверхность, которая превращает частицы в плазму. Затем частицы и ионы испускают излучение, которое измеряется детекторами (фотоэлектронными умножителями) на различных характерных длинах волн.
Электронная спектроскопия [ править ]
Некоторые формы спектроскопии включают анализ энергии электронов, а не энергии фотонов. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия является примером.
Масс-спектрометр [ править ]
Масс - спектрометр представляет собой аналитический инструмент , который используется для идентификации количества и типа химических веществ , присутствующих в образце путем измерения отношения массы к заряду и обилие газофазных ионов . [2]
Времяпролетный спектрометр [ править ]
Энергетический спектр частиц известной массы также может быть измерен путем определения времени пролета между двумя детекторами (и, следовательно, скорости) во времяпролетном спектрометре . В качестве альтернативы, если скорость известна, массы могут быть определены с помощью времяпролетного масс-спектрометра .
Магнитный спектрометр [ править ]
Когда быстрая заряженная частица (заряд q , масса m ) попадает в постоянное магнитное поле B под прямым углом, она отклоняется по круговой траектории радиуса r из-за силы Лоренца . Тогда импульс p частицы определяется выражением
- ,
где m и v - масса и скорость частицы. Слева показан принцип фокусировки самого старого и самого простого магнитного спектрометра, полукруглого спектрометра [3], изобретенного Дж. К. Данишем. Постоянное магнитное поле перпендикулярно странице. Заряженные частицы с импульсом p , проходящие через щель, отклоняются по круговым траекториям радиуса r = p / qB . Оказывается, все они попадают в горизонтальную линию почти в одном месте, в фокус; здесь следует разместить счетчик частиц. Варьируя B , это позволяет измерять энергетический спектр альфа-частиц в спектрометре альфа-частиц бета-частиц.в спектрометре бета-частиц [4] частиц (например, быстрых ионов ) в спектрометре частиц или для измерения относительного содержания различных масс в масс-спектрометре .
Со времен Даниша было разработано много типов магнитных спектрометров более сложных, чем полукруглый. [4]
Разрешение [ править ]
Как правило, разрешение инструмента говорит нам, насколько хорошо могут быть разрешены две близлежащие энергии (или длины волн, или частоты, или массы). Как правило, для инструмента с механическими щелями более высокое разрешение означает меньшую интенсивность.
См. Также [ править ]
- Оптический спектрометр
- Спектрометр изображения
- Спектрорадиометр
Ссылки [ править ]
- ^ OpenStax, Астрономия. OpenStax. 13 октября 2016 г. < http://cnx.org/content/col11992/latest/ >
- ^ «масс-спектрометр» (PDF) . Сборник химической терминологии ИЮПАК . 2009. DOI : 10,1351 / goldbook.M03732 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
- ^ Ян Казимеж Даниш , Le Radium 9, 1 (1912); 10, 4 (1913)
- ^ a b К. Зигбан, Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, North-Holland Publishing Co., Амстердам (1966)
 | Викискладе есть медиафайлы по теме спектрометров . |
| vтеМасс-спектрометрии | |
|---|---|
| |
| Источник ионов |
|
| Масс-анализатор |
|
| Детектор |
|
| Комбинация МС |
|
| Фрагментация |
|
| |
Категория
Commons
ВикиПроект
