Spektrometer verstehen: Komponenten und Funktion

Ein Spektrometer verwendet Wellenlängen, um Lichtintensitäten zu messen. Licht von einer Quelle passiert ein zu untersuchendes Objekt und wird in ein Spektrum gebeugt. Das gebeugte Licht wird von einem Sensor erkannt und dann interpretiert, normalerweise als Daten auf einem Graphen. Obwohl ein Spektrometer über einen breiten Bereich von Wellenlängen arbeiten kann, wird es, wenn es das sichtbare Spektrum verwendet, Spektrophotometer genannt.

Lichtquelle

Die Lichtquelle variiert, abhängig von der Art des Spektrometers und der Spektralregion, die es verwendet. Leuchtdioden werden oft für das sichtbare Spektrum von Wellenlängen verwendet. Eine Wolframfadenlampe oder eine Deuteriumbogenlampe kann für Ultraviolett-Spektrometer verwendet werden. Die Lichtstrahlungsquelle kann auch entweder einzelnstrahlig oder doppelstrahlig sein. Ein einzelnstrahliges Spektrometer lässt das gesamte Licht durch das Objekt passieren. Eine doppelstrahlige Quelle teilt das Licht in zwei Strahlen, bevor es das Objekt erreicht. Einer passiert es, und der andere wird als Referenz verwendet.

Gegenstand

Der Gegenstand, durch den das Licht eines Spektrometers passiert, hängt von seiner Anwendung ab. Es wird oft in der Lösungschemie verwendet, um das Vorhandensein, die Konzentration und die Ladung verschiedener Atome zu bestimmen. Zum Beispiel kann Licht, das durch eine Lösung mit Übergangsmetallen passiert, die Metallionen in einen anderen Elektronzustand aufregen und spezifische Farben erzeugen, die auf ihr Vorhandensein hinweisen. Licht, das durch organische Verbindungen passiert, kann helfen festzustellen, ob sie wasserlöslich oder in Ethanol löslich sind.

Detektor

Der Detektor befindet sich am Ende des Lichtwegs. Der Detektor absorbiert Photonen des Lichts und erzeugt ein elektrisches Signal; die Stärke des Signals ist ein Maß für die Menge der absorbierten Photonen und daher ein Hinweis auf die Wellenlänge. Die Art des Detektors variiert mit der Spektralregion des Spektrometers. Ein Spektrophotometer verwendet beispielsweise ein gekoppeltes Ladungsgerät. Ein gekoppeltes Ladungsgerät ist eine Art Bildsensor, der für den sichtbaren Bereich von Wellenlängen programmiert ist.

Interpretator

Der Interpretator empfängt die Daten vom Detektor und präsentiert sie dann in einem ansehbaren Format. Im Allgemeinen werden die Informationen auf Computermonitoren in Form von Graphen angezeigt. Wellenlängenmessungen sind typischerweise auf der x-Achse des Graphen und Transmittanz oder Absorption auf der y-Achse, obwohl die verwendete Software auf die Art des Spektrometers spezifiziert sein wird, das die Daten sammelt.