Спектрометр - специализированный прибор, позволяющий анализировать элементный состав вещества на основе зарегистрированного спектра. Узнайте, как работает спектрометр, какие типы устройств существуют, для чего они используются и где они используются. Узнайте об особенностях оптического спектрометра.
Спектрометр, как это работает
Спектрометр состоит из вакуумной камеры, мощного электромагнита, детектора, систем регулирования и регистрации спектра. Испытываемый свет попадает в трубку коллиматора через щель регулируемой ширины, расположенную в фокусе линзы, расположенной на конце коллиматора. В результате расходящийся пучок превращается в пучок с параллельными лучами и попадает в телескоп, линза которого создает в своем фокусе изображение щели.
Полученное изображение просматривается через окуляр. В фокусе объектива имеется индикатор в виде вертикальной черточки, с помощью которого телескоп устанавливается на выбранную спектральную линию. Когда в спектрометре используется детектор с большой рабочей площадью, это позволяет проводить быстрый и точный анализ тестируемого материала - такое измерение может занять даже несколько секунд.
Подробнее об устройствах для здоровья
Типы спектрометров
Существует несколько типов спектрометров. Среди них очень популярны оптико-эмиссионные спектрометры с искровым возбуждением, обычно называемые искровыми спектрометрами. Приборы позволяют получать точные результаты анализа как следовых количеств элементов, обнаруженных в чистых сплавах, так и в высоколегированных материалах (например, латуни, бронзе, нержавеющих сталях).
Основным преимуществом искровых спектрометров является точный анализ легких элементов, таких как бор, углерод, сера и фосфор. Другими типами спектрометров являются энергодисперсионные рентгеновские флуоресцентные (ED-XRF) спектрометры, называемые рентгеновскими или флуоресцентными спектрометрами, которые могут точно анализировать состав вещества, например твердого материала, порошка и раствора.
Кроме того, мы различаем несколько других типов спектрометров:
Приложение для спектрометра - лаборатории
Спектрометр имеет широкий спектр применения. Он позволяет тестировать многие вещества, поэтому его часто используют в различных научных лабораториях - прибор используют, например, при идентификации диоксинов. Благодаря спектрометру металлы можно анализировать и использовать в фармацевтических исследованиях и диагностике таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.
Химические и диагностические лаборатории чаще всего используют спектрометры ближнего ИК-диапазона, благодаря которым можно анализировать изображение инфракрасного светового спектра, отраженного от образца - идентификация проходит быстро и при этом повреждает образец. Преимуществом прибора является удобство эксплуатации, т. к. не нужно подготавливать образец перед испытанием.
Масс-спектрометрия позволяет изучать вещество, используя масс-спектр атомов и молекул, которые его содержат. Метод используется для для идентификации химических соединений, определения строения химических соединений и элементного состава. Он был использован, например. в медицинской диагностике - используется, например, для диагностики гемоглобина.
Применение спектрометра - производственные предприятия
Спектрометры также использовались на производственных предприятиях. Среди них мы также выделяем портативные модели, которые позволяют определить тип данного товара без необходимости его детального анализа. На производственных предприятиях, например. кремниевые детекторы, обеспечивающие точные измерения. Спектрометры также используются для анализа масел, пластмасс и образцов почвы.
Альфа-радиационные спектрометры могут использоваться как для измерения активности естественных и искусственных радионуклидов на суше, в водной экосистеме, так и для изучения процессов их накопления в организмах животных и растений. Альфа-спектрометрия позволяет использовать радиоактивные дисбалансы, что особенно важно при изучении радионуклидов в различных природных средах.
Альфа-спектрометрия - метод измерения, используемый учеными, занимающимися радиохимическими и радиобиологическими исследованиями в естественных условиях. Однако его можно успешно использовать только тогда, когда ему предшествует тщательная аналитическая подготовка. Благодаря высокой эффективности используемых в исследованиях детекторов возможно измерение естественных и искусственных радионуклидов.
Оптический спектрометр
Работа оптического спектрометра основана на создании спектра таким образом, что свет с разной длиной волны направлен под разными углами (преломление, призма) или за счет разности длин оптических путей искривленных и интерферирующих лучей (дифракционная решетка, пластинка Люммера-Герекке).
Оптические спектрометры делятся на фурье-спектрометры и спектрометры с фильтром. Типичный оптический спектрометр состоит из: коллиматора, линзы, рассеивающего элемента (т.призма, дифракционная решетка и др.), объектив регистрирующей камеры и элемент регистрации спектра, которым в спектрометре является фотометр (экран для спектроскопа, фотопленка для спектрографа).
Среди основных параметров, характеризующих оптический спектрометр, выделяют следующие: линейная или угловая дисперсия (спектрометрическая дисперсия), разрешающая способность, диапазон дисперсии. В некоторых видах исследований используются модификации оптического спектрометра (спектрофотометра).