Какво е спектроскопия?

Спектроскопията е техника, която използва взаимодействието на енергия с проба за извършване на анализ.

Данните, получени от спектроскопията, се наричат ​​a спектър. Спектърът е диаграма на интензитета на енергия открит спрямо дължината на вълната (или маса, инерция, или честота и т.н.) на енергията.

Може да се използва спектър за получаване на информация за нивата на атомната и молекулната енергия, молекулярни геометрии, химически връзки, взаимодействия на молекули и свързани процеси. Често спектрите се използват за идентифициране на компонентите на пробата (качествен анализ). Спектрите могат да се използват и за измерване на количеството материал в пробата (количествен анализ).

За извършване на спектроскопски анализ се използват няколко инструмента. Най-просто казано, спектроскопията изисква източник на енергия (обикновено лазер, но това може да бъде източник на йони или радиация) и устройство за измерване на промяната в енергийния източник след взаимодействието му с пробата (често спектрофотометър или интерферометър).

Има толкова много различни видове спектроскопия, колкото има източници на енергия! Ето няколко примера:

Енергията от небесните обекти се използва за анализ на техния химичен състав, плътност, налягане, температура, магнитни полета, скорост и други характеристики. Има много енергийни типове (спектроскопии), които могат да се използват в астрономическата спектроскопия.

Енергията, погълната от пробата, се използва за оценка на нейните характеристики. Понякога абсорбираната енергия води до отделяне на светлина от пробата, което може да бъде измерено чрез техника като флуоресцентна спектроскопия.

Това е изследването на веществата в тънки филми или върху повърхности. Пробата се прониква от енергиен лъч един или повече пъти и отразената енергия се анализира. За анализиране на покрития и непрозрачни течности се използват атенюирана спектроскопия с обща отражателна способност и свързаната с тях техника, наречена фрустрирана множествена вътрешна отражателна спектроскопия.

Това е микровълнова техника, базирана на разделяне на електронни енергийни полета в магнитно поле. Използва се за определяне на структури от проби, съдържащи несдвоени електрони.

Има няколко вида електронна спектроскопия, всички свързани с измерване на промените в нивата на електронната енергия.

Това е семейство от спектроскопични техники, в които пробата се облъчва от всички съответни дължини на вълните едновременно за кратък период от време. Абсорбционният спектър се получава чрез прилагане на математически анализ към получения енергиен модел.

Гама лъчение е източникът на енергия в този вид спектроскопия, който включва активационен анализ и спектроскопия на Мосбауер.

Инфрачервеният абсорбционен спектър на веществото понякога се нарича негов молекулярен пръстов отпечатък. Въпреки че често се използва за идентифициране на материали, инфрачервената спектроскопия също може да се използва за количествено определяне на броя на абсорбиращите молекули.

Абсорбционна спектроскопия, флуоресцентна спектроскопия, Раманова спектроскопия и Раманова спектроскопия с подобрена повърхност обикновено използват лазерна светлина като енергиен източник. Лазерните спектроскопи предоставят информация за взаимодействието на кохерентната светлина с материята. Лазерната спектроскопия обикновено има висока разделителна способност и чувствителност.

Източник на масспектрометър произвежда йони. Информация за пробата може да бъде получена чрез анализ на дисперсията на йони, когато те взаимодействат с пробата, като обикновено се използва съотношението маса към заряд.

При този тип спектроскопия всяка записана оптична дължина на вълната е кодирана с аудио честота, съдържаща оригиналната информация за дължината на вълната. След това анализатор на дължината на вълната може да реконструира първоначалния спектър.

Рамановото разсейване на светлината по молекули може да се използва за предоставяне на информация за химичния състав и молекулната структура на пробата.

Тази техника включва възбуждането на вътрешни електрони на атоми, което може да се разглежда като рентгенова абсорбция. Може да се създаде рентгенов флуоресцентен спектър на излъчване, когато електрон попадне от състояние на по-висока енергия във ваканцията, създадена от абсорбираната енергия.