Mikä on spektroskopia?

Spektroskopia on tekniikka, joka käyttää energian vuorovaikutusta näytteen kanssa analyysin suorittamiseksi.

Spektroskopialla saatuja tietoja kutsutaan a: ksi spektri. Spektri on kuvaaja intensiteetistä energia havaittu verrattuna energian aallonpituuteen (tai massaan, momenttiin tai taajuuteen jne.).

Spektriä voidaan käyttää tiedon saamiseksi atomi- ja molekyylienergiatasoista, molekyylin geometriat, kemialliset sidokset, molekyylien vuorovaikutukset ja niihin liittyvät prosessit. Usein spektrejä käytetään tunnistamaan näytteen komponentit (laadullinen analyysi). Spektriä voidaan käyttää myös näytteen materiaalimäärän mittaamiseen (kvantitatiivinen analyysi).

Spektroskooppisen analyysin suorittamiseen käytetään useita instrumentteja. Yksinkertaisesti sanottuna spektroskopia vaatii energialähteen (yleensä laserin, mutta tämä voi olla ionilähde tai säteilylähde) ja laite energianlähteen muutoksen mittaamiseksi sen jälkeen kun se on ollut vuorovaikutuksessa näytteen kanssa (usein spektrofotometri tai interferometri).

Spektroskopiaa on yhtä monta kuin energialähteitä! Tässä muutama esimerkki:

Taivaankappaleista saatavaa energiaa analysoidaan niiden kemiallinen koostumus, tiheys, paine, lämpötila, magneettikentät, nopeus ja muut ominaisuudet. On olemassa monia energiatyyppejä (spektroskopioita), joita voidaan käyttää tähtitieteellisessä spektroskopiassa.

Näytteen absorboimaa energiaa käytetään näytteen ominaisuuksien arviointiin. Joskus absorboitunut energia aiheuttaa valon vapautumisen näytteestä, joka voidaan mitata tekniikalla, kuten fluoresenssispektroskopia.

Tämä on aineiden tutkimus ohuissa kalvoissa tai pinnoilla. Näytettä tunkeutuu energiapalkki yhden tai useamman kerran ja heijastunut energia analysoidaan. Pinnoitteiden ja läpinäkymättömien nesteiden analysointiin käytetään heikennettyä kokonaisheijastuspektroskopiaa ja siihen liittyvää tekniikkaa, jota kutsutaan turhautuneeksi monimuotoiseksi sisäiseksi heijastuspektroskopiaksi.

Tämä on mikroaaltotekniikka, joka perustuu elektronisten energiakenttien jakamiseen magneettikentässä. Sitä käytetään sellaisten näytteiden rakenteiden määrittämiseen, jotka sisältävät parittomia elektroneja.

Elektronispektroskopiaa on useita tyyppejä, jotka kaikki liittyvät elektronisten energiatasojen muutosten mittaamiseen.

Tämä on joukko spektroskooppisia tekniikoita, joissa näyte säteilytetään kaikilla asiaankuuluvilla aallonpituudet samanaikaisesti lyhyen ajan. Absorptiospektri saadaan soveltamalla matemaattista analyysiä tuloksena olevaan energiakuvioon.

Gammasäteily on energianlähde tällaisessa spektroskopiassa, joka sisältää aktivointianalyysin ja Mossbauer-spektroskopian.

Aineen infrapuna-absorptiospektriä kutsutaan joskus sen molekyylisormenjälkiksi. Vaikka infrapunaspektroskopiaa käytetään usein materiaalien tunnistamiseen, sitä voidaan myös käyttää absorboivien molekyylien lukumäärän määrittämiseen.

Absorptiospektroskopia, fluoresenssispektroskopia, Raman-spektroskopia ja pintakorotettu Raman-spektroskopia käyttävät yleensä laservaloa energialähteenä. Laserspektroskopiat tarjoavat tietoa koherentin valon vuorovaikutuksesta aineen kanssa. Laser-spektroskopialla on yleensä korkea resoluutio ja herkkyys.

Massaspektrometrilähde tuottaa ioneja. Tietoja näytteestä voidaan saada analysoimalla ionien dispersiota, kun ne ovat vuorovaikutuksessa näytteen kanssa, yleensä käyttämällä massan ja varauksen suhdetta.

Tämän tyyppisessä spektroskopiassa jokainen tallennettu optinen aallonpituus koodataan äänitaajuudella, joka sisältää alkuperäisen aallonpituustiedon. Aallonpituusanalysaattori voi sitten rekonstruoida alkuperäisen spektrin.

Molekyylien valon sirontahajontaa voidaan käyttää antamaan tietoa näytteen kemiallisesta koostumuksesta ja molekyylirakenteesta.

Tämä tekniikka sisältää atomien sisäisten elektronien virityksen, jotka voidaan nähdä röntgen-absorptiona. Röntgenfluoresenssisäteilyn spektri voidaan tuottaa, kun elektroni putoaa korkeammasta energiatilasta vapautuneen energian luomaan vapauteen.