спектрометр

промисловість

Спектрометр( лат. spectrum від лат. spectare - дивитися і метр від др.-грец. μέτρον - міра, вимірювач) - оптичний прилад, що використовується в спектроскопічних дослідженнях для накопичення спектра, його кількісної обробки та подальшого аналізу з за допомогою різних аналітичних методів. Аналізований спектр виходить шляхом реєстрації флуоресценції після впливу на досліджувану речовину будь-яким випромінюванням (рентгенівським або лазерним випромінюванням, іскровим впливом та ін.). Зазвичай вимірюваними величинами є інтенсивність та енергія (довжина хвилі, частота) випромінювання, але можуть реєструватися інші характеристики, наприклад, поляризаційний стан. Термін "спектрометр" застосовується до приладів, що працюють у широкому діапазоні довжин хвиль: від гамма до інфрачервоного діапазону.

Зміст

Для реєстрації спектра можуть використовуватися напівпровідникові детектори, сцинтиляційні лічильники або детектори на базі ПЗС лінійки або ПЗС матриці. Спектрометри можуть відрізнятися за спектральним діапазоном, спектральною чутливістю, оптичною схемою. При інтерпретації спектрів здебільшого проводиться порівняння отриманого спектру зі спектром речовини відомого складу. Ранні спектроскопи були простими призмами з градуюванням, що позначає довжини хвиль світла, в сучасних приладах також використовуються дифракційні грати.

Розрізняють такі типи спектрометрів:

Предком спектрометра є спектроскоп. Спектроскоп був винайдений Йозефом Фраунгофером на початку ХІХ століття. У ньому світло, що пройшло через щілини і колімуючі лінзи перетворювалося на тонкий пучок паралельних променів. Потім світло проходило через призму, яка за рахунок дисперсії розщеплювала пучок на спектр (різні довжини хвиль відхиляються нарізні кути). Зображення спостерігалося через трубку зі шкалою, що накладається на спектральне зображення, дозволяючи таким чином проводити вимірювання.

З винаходом фотографічної плівки було створено точніший прилад: спектрограф. Працюючи за таким же принципом, він мав фотокамеру замість слухавки. У середині ХХ століття камера змінилася трубкою електронного фотопомножувача, що дозволило значно збільшити точність і проводити аналіз у реальному часі.

Спектроскопи часто використовуються в астрономії та деяких напрямках хімії. Їх основні сфери застосування:

  • Наукові дослідження
  • Контроль якості на виробництві
  • Екологія та охорона навколишнього середовища: визначення важких металів у ґрунтах, опадах, воді, аерозолях та ін.
  • Геологія та мінералогія: якісний та кількісний аналіз ґрунтів, мінералів, гірських порід та ін.
  • Металургія та хімічна індустрія: контроль якості сировини, виробничого процесу та готової продукції
  • Лакофарбова промисловість: аналіз свинцевих фарб
  • Ювелірна промисловість: вимірювання концентрацій цінних металів
  • Нафтова промисловість: визначення забруднень нафти та палива
  • Харчова промисловість: визначення токсичних металів у харчових інгредієнтах
  • Сільське господарство: аналіз мікроелементів у ґрунтах та сільськогосподарських продуктах
  • Археологія: елементний аналіз, датування археологічних знахідок
  • Мистецтво: вивчення картин, скульптур, для проведення аналізу та експертиз

  • J. F. James і R. S. Sternberg (1969),The Design of Optical Spectrometers(Chapman and Hall Ltd)
  • James, John (2007),Spectrograph Design Fundamentals(Cambridge University Press) ISBN 0521864631
  • Браунінг, Джон (1882),Як працювати зі спектроскопом: посібник із практичної роботи зі спектроскопами всіх видів
  • Палмер, Крістофер,Посібник з дифракційної решітки, 6-е видання, Newport Corporation (2005). [1]

На украинском языке Править

На английском языке Править

caption = акронім = other_names = Використання спектрографа = пов’язане = Мас-спектрограф >>

Спектроскопи часто використовуються в астрономії та деяких розділах хімії. Ранні спектроскопи були просто призмами з поділками, що позначали довжини хвиль світла. Сучасні спектроскопи, як правило, використовують дифракційну решітку, рухому щілину та якийсь фотодетектор, усе автоматизоване та кероване комп’ютером. Спектроскоп був винайдений Йозефом фон Фраунгофером.

Коли матеріал нагрівається до розжарювання, він випромінює світло, характерне для атомного складу матеріалу. Певні частоти світла викликають чіткі смуги на шкалі, які можна розглядати як відбитки пальців. Наприклад, елемент натрій має дуже характерну подвійну жовту смугу, відому як D-лінії натрію на 588,9950 і 589,5924 нанометрів, колір якої буде знайомий кожному, хто бачив натрієву лампу низького тиску.

У оригінальній конструкції спектроскопа на початку 19 століття світло входило в щілину, а колімуюча лінза перетворювала світло в тонкий пучок паралельних променів. Потім світло проходило крізь призму (у портативних спектроскопах, як правило, призму Амічі), яка заломлювала промінь у спектр, оскільки хвилі різних довжин заломлювалися різною кількістю через дисперсію. Потім це зображення розглядалося через трубу зі шкалою, яка була транспонована на спектральне зображення, що дозволяло його прямевимірювання.

У сучасних спектрографах в УФ, видимому та ближньому ІЧ-діапазонах спектр, як правило, подається у вигляді числа фотонів на одиницю довжини хвилі (нм або мкм), хвильового числа (мкм -1 , см -1 ), частоти (ТГц). ), або енергія (еВ), з одиницями, вказаними по осі абсцис. У середньому та далекому ІЧ-діапазоні спектри зазвичай виражаються в одиницях ват на одиницю довжини хвилі (мкм) або хвильове число (см −1 ). У багатьох випадках спектр відображається з одиницями, що маються на увазі (наприклад, «цифрові відліки» на спектральний канал).