Строго говоря, спектрометр — это любой прибор, используемый для просмотра и анализа диапазона (или спектра ) заданной характеристики вещества (например, диапазона значений массы и заряда, как в масс-спектрометрии), или диапазона длины волны, как в абсорбционной спектрометрии, такой как спектроскопия ядерного магнитного излучения или инфракрасная спектроскопия). Спектрофотометр — это спектрометр , который измеряет только интенсивность электромагнитного излучения (света) и отличается от других спектрометров, таких как масс-спектрометры .
Спектрометр обычно используется для измерения длин волн электромагнитного излучения (света), взаимодействовавшего с образцом. Падающий свет может отражаться , поглощаться образцом или проходить через него; характер изменения падающего света при взаимодействии с образцом характерен для образца. Спектрометр измеряет это изменение в диапазоне падающих длин волн (или на определенной длине волны).
Все спектрометры состоят из трех основных компонентов; эти компоненты могут сильно различаться между приборами для конкретных приложений и уровней разрешения. В общем случае эти компоненты создают электромагнитное излучение, каким-то образом сужают электромагнитное излучение до определенного диапазона, а затем обнаруживают результирующее электромагнитное излучение после взаимодействия с образцом.
Источники излучения
В спектрометрии используются два класса источников излучения: непрерывные источники и линейчатые источники. Первые обычно представляют собой лампы или нагретые твердые материалы, которые излучают широкий диапазон длин волн, который необходимо значительно сузить с помощью элемента выбора длины волны, чтобы выделить интересующую длину волны. Последние источники включают лазеры и специализированные лампы, которые предназначены для излучения дискретных длин волн, характерных для материала лампы.
Электродные лампы представляют собой герметичную газонаполненную камеру с одним или несколькими электродами внутри. Через электрод проходит электрический ток, который вызывает возбуждение газа. Это возбуждение создает излучение на длине волны или в диапазоне длин волн, специфичных для газа. Примеры включают аргоновые, ксеноновые, водородные или дейтериевые и вольфрамовые лампы, которые излучают излучение в следующих диапазонах.
Существуют также безэлектродные лампы , используемые в качестве линейных источников, которые содержат газ и кусок металла, который будет излучать узкое излучение на нужной длине волны. Ионизация газа происходит за счет излучения (обычно в радио- или микроволновом диапазоне). Затем атомы металла возбуждаются за счет передачи энергии от газа, тем самым производя излучение с очень определенной длиной волны.
Лазерные источники(аббревиатура от « усиление света путемстимулированного излучения » ) работают путем внешней активации лазерного материала, так что фотоны с определенной энергией генерируются и направляются на материал. Это запускает производство фотонов внутри материала, при этом производится все больше и больше фотонов по мере их отражения внутри материала. Поскольку все фотоны имеют одинаковую энергию, все они находятся в фазе друг с другом, так что энергия (и длина волны) изолированы и усилены. Фотоны в конечном итоге фокусируются в узкий луч, а затем направляются на образец.