Спектрометар

Спектрометар, спектрофотометар, спектрограф или спектроскоп је инструмент који се користи за мерење особина светлости у посебном делу електромагнетског спектрума. Најчешће се користи у спектроскопској анализи за идентификовање материјала.^[2] Непозната која се мери је најчешће интензитет светлости, али може да буде и стање поларизације. Независна променљива је обично таласна дужина светлости или јединица која је директно сразмерна енергији фотона, као што је таласни број или електронволт који су реципрочна вредност таласној дужини. Спектрометар се користи у спектроскопији за добијање спектралних линија и мерење њихових таласних дужина и интензитета. Спектрометар је термин који се примењује на инструменте који раде у широком спектру таласних дужина, од гама зрачења и рендгенских зрака све до инфрацрвене светлости. Ако је инструмент дизајниран да мери спектрум у апсолутним а не релативним јединицама, онда се најчешће назива спектрофотометар. Већина спектрофотометара се користи спектралним регионима близу видљивог спектра.
Углавном, било који инструмент ће радити у малом делу овог опсега због различитих техника које се користе за мерење различитих делова спектра. Испод оптичких фреквенција (односно на микроталасним и радио фреквенцијама) анализер спектра је сличан електронски инструмент.

Врсте спектрометара

Оптички спектрометри или оптички емисиони спектрометар

Оптички апсорпциони спектрометри

Оптички спектрометри (који се често једноставно називају „спектрометри”), посебно, показују интензитет светлости као функцију таласне дужине или фреквенције. Различите таласне дужине светлости су раздвојене преламањем у призми или дифракцијом на дифракционој решетки. Пример је ултраљубичасто-видљива спектроскопија.

Ови спектрометри користе феномен оптичке дисперзије. Светлост из извора се може састојати од континуираног спектра, спектра емисије (светле линије) или спектра апсорпције (тамне линије). Пошто сваки елемент оставља свој спектрални потпис у обрасцу посматраних линија, спектрална анализа може открити састав објекта који се анализира.^[3]

Оптички емисиони спектрометри

Оптички емисиони спектрометри (често се називају „OES или спектрометри са варничним пражњењем“) се користе за процену метала да би се одредио хемијски састав са веома високом прецизношћу. Искра се примењује кроз високи напон на површини која испарава честице у плазму. Честице и јони затим емитују зрачење које се мери детекторима (фотомултипликаторске цеви) на различитим карактеристичним таласним дужинама.

Електронска спектроскопија

Неки облици спектроскопије укључују анализу енергије електрона, а не енергије фотона.^[4]^[5] Рендгенска фотоелектронска спектроскопија је пример.

Масени спектрометар

Масени спектрометар је аналитички инструмент који се користи за идентификацију количине и врсте хемикалија присутних у узорку мерењем односа масе и наелектрисања и обиља јона у гасној фази.^[6]

Спектрометар времена пролаза

Енергетски спектар честица познате масе се такође може мерити одређивањем времена лета између два детектора (а самим тим и брзине) у спектрометру времена пролаза. Алтернативно, ако је брзина позната, масе се могу одредити у масеном спектрометру времена пролаза.

Магнетски спектрометар

Позитивно наелектрисана честица која се креће по кругу под утицајем Лоренцове силе F

Фокус магнетног полукружног спектрометра

Када брзо наелектрисана честица (наелектрисања q, масе m) уђе у константно магнетно поље B под правим углом, она се одбија у кружну путању полупречника r, услед Лоренцове силе. Момент p честице је тада дат са

p=mv=qBr

,

где су m и v маса и брзина честице. На левој страни је приказан принцип фокусирања најстаријег и најједноставнијег магнетног спектрометра, полукружног спектрометра^[7] који је изумео Ј. К. Дејниш. Константно магнетно поље је окомито на страницу. Наелектрисане честице импулса p које пролазе кроз прорез се одбијају у кружне путање полупречника r = p/qB. Испоставило се да сви ударију хоризонталну линију на скоро исто место, фокус; овде треба поставити бројач честица. Варирајући B, ово омогућава мерење енергетског спектра алфа честица у спектрометру алфа честица, бета честица у спектрометру бета честица,^[8] честица (нпр. брзих јона) у спектрометру честица, или мерење релативног садржаја различитих маса у масеном спектрометру.

Од Дејнишог времена, осмишљени су многи типови магнетних спектрометара компликованијих од полукружног типа.^[8]

Резолуција

Генерално, резолуција инструмента даје индикацију колико добро се могу разлучити две блиско лежеће енергије (или таласне дужине, или фреквенције, или масе). Генерално, за инструмент са механичким прорезима, већа резолуција ће значити нижи интензитет.

Референце

^ Siegbahn, K.; Edvarson, K. I. Al (1956). „β-Ray spectroscopy in the precision range of 1 : 10⁵”. Nuclear Physics. 1 (8): 137—159. Bibcode:1956NucPh...1..137S. doi:10.1016/S0029-5582(56)80022-9.
^ L. R. P. Butler and K. Laqua (1995). „Nomenclature, symbols, units and their usage in spectrochemical analysis-IX. Instrumentation for the spectral dispersion and isolation of optical radiation (IUPAC Recommendations 1995)”. Pure Appl. Chem. IUPAC. 67 (10): 1725—1744. doi:10.1351/pac199567101725. „A spectrometer is the general term for describing a combination of spectral apparatus with one or more detectors to measure the intensity of one or more spectral bands.”
^ „OpenStax, Astronomy. OpenStax.”. Корисна информација се налази на: 2016-10-13. }
^ Yang Leng; Materials Characterization: Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods (Second Edition); Publisher John Wiley & Sons, Incorporated 2013; p: 191-192, 221-224.
^ Daintith, J.; Dictionary of Chemistry (6th Edition); Oxford University Press, 2008; p: 191, 416, 541
^ „mass spectrometer” (PDF). IUPAC Compendium of Chemical Terminology. 2009. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.M03732. Архивирано из оригинала (PDF) 08. 10. 2018. г. Приступљено 12. 12. 2021.
^ Jan Kazimierz Danysz, Le Radium 9, 1 (1912); 10, 4 (1913)
^ ^а ^б K. Siegbahn, Alpha-, Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy, North-Holland Publishing Co. Amsterdam (1966)

Литература

H. W. Kroto, Molecular Rotation Spectra, Wiley, New York, 1975 (Reprinted by Dover 1992)
Philip R. Bunker and Per Jensen, Molecular Symmetry and Spectroscopy, NRC Research Press, Ottawa, 1998 [1]. ISBN 9780660196282.
D. Papoušek and M. R. Aliev, Molecular Vibrational-Rotational Spectra Elsevier, Amsterdam, 1982
E. B. Wilson, J. C. Decius, and P. C. Cross, Molecular Vibrations, McGraw-Hill, New York, 1955 (Reprinted by Dover 1980)
Herrmann, R.; C. Onkelinx (1986). „Quantities and units in clinical chemistry: Nebulizer and flame properties in flame emission and absorption spectrometry (Recommendations 1986)”. Pure and Applied Chemistry. 58 (12): 1737—1742. S2CID 96002955. doi:10.1351/pac198658121737.
Crouch, Stanley; Skoog, Douglas A. (2007). Principles of instrumental analysis. Australia: Thomson Brooks/Cole. ISBN 978-0-495-01201-6.
Mariani, Z.; Strong, K.; Wolff, M.; Rowe, P.; Walden, V.; Fogal, P. F.; Duck, T.; Lesins, G.; Turner, D. S.; Cox, C.; Eloranta, E.; Drummond, J. R.; Roy, C.; Turner, D. D.; Hudak, D.; Lindenmaier, I. A. (2012). „Infrared measurements in the Arctic using two Atmospheric Emitted Radiance Interferometers”. Atmospheric Measurement Techniques. 5 (2): 329—344. Bibcode:2012AMT.....5..329M. doi:10.5194/amt-5-329-2012 .
Brian Bowers (2001). Sir Charles Wheatstone FRS: 1802-1875 (2nd изд.). IET. стр. 207—208. ISBN 978-0-85296-103-2.
Brand, John C. D. (1995). Lines of Light: The Sources of Dispersive Spectroscopy, 1800 - 1930. Gordon and Breach Publishers. стр. 57. ISBN 978-2884491624.
Wang, Xiping; Wacker, James P. (2006). „Using NIR Spectroscopy to Predict Weathered Wood Exposure Times” (PDF). WTCE 2006 – 9th World Conference on Timber Engineering. Архивирано из оригинала (PDF) 01. 03. 2021. г. Приступљено 12. 12. 2021.
Li, Yang; He, Yongyong; Qiu, Jianxun; Zhao, Jun; Ye, Qianwen; Zhu, Yijie; Mao, Junyuan (2018). „Enhancement of Pitting Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steel Through Deposition of Amorphous/Nanocrystalline Oxy-nitrided Phases by Active Screen Plasma Treatment”. Materials Research. 21 (6). ISSN 1516-1439. doi:10.1590/1980-5373-mr-2017-0697 .
Rahmayeni; Alfina, Aimi; Stiadi, Yeni; Lee, Hye Jin; Zulhadjri (2019). „Green synthesis and Characterization of ZnO-CoFe2O4 Semiconductor Photocatalysts Prepared Using Rambutan (Nephelium lappaceum L.) Peel Extract”. Materials Research. 22 (5). ISSN 1516-1439. doi:10.1590/1980-5373-mr-2019-0228 .
Gumerova, Nadiia I.; Rompel, Annette (2018-02-07). „Synthesis, structures and applications of electron-rich polyoxometalates”. Nature Reviews Chemistry. 2 (2): 1—20. ISSN 2397-3358. doi:10.1038/s41570-018-0112.
Naumann d'Alnoncourt, Raoul; Csepei, Lénárd-István; Hävecker, Michael; Girgsdies, Frank; Schuster, Manfred E.; Schlögl, Robert; Trunschke, Annette (2014). „The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts”. Journal of Catalysis. 311: 369—385. doi:10.1016/j.jcat.2013.12.008. hdl:11858/00-001M-0000-0014-F434-5 .
Hävecker, Michael; Wrabetz, Sabine; Kröhnert, Jutta; Csepei, Lenard-Istvan; Naumann d'Alnoncourt, Raoul; Kolen'Ko, Yury V.; Girgsdies, Frank; Schlögl, Robert; Trunschke, Annette (2012). „Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid”. J. Catal. 285: 48—60. doi:10.1016/j.jcat.2011.09.012. hdl:11858/00-001M-0000-0012-1BEB-F .
Voiry, Damien; Shin, Hyeon Suk; Loh, Kian Ping; Chhowalla, Manish (јануар 2018). „Low-dimensional catalysts for hydrogen evolution and CO2 reduction”. Nature Reviews Chemistry. 2 (1): 0105. ISSN 2397-3358. doi:10.1038/s41570-017-0105.
Ray, S. and A.G. Shard, Quantitative Analysis of Adsorbed Proteins by X-ray Photoelectron Spectroscopy. Analytical Chemistry, 2011. 83(22): p. 8659-8666.
Vashishtha, Nitesh; Sapate, Sanjay; Vashishtha, Nitesh; Sapate, Sanjay (2019). „Effect of Experimental Parameters on Wear Response of Thermally Sprayed Carbide Based Coatings”. Materials Research. 22 (1). ISSN 1516-1439. doi:10.1590/1980-5373-mr-2018-0475 .
Tureček, František; McLafferty, Fred W. (1993). Interpretation of mass spectra. Sausalito, Calif: University Science Books. ISBN 978-0-935702-25-5.
de Hoffman, Edmond; Stroobant, Vincent (2001). Mass Spectrometry: Principles and Applications (2nd изд.). John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-48566-7.
Downard, Kevin (2004). Mass Spectrometry – A Foundation Course. Cambridge UK: Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-609-6.
Siuzdak, Gary (1996). Mass spectrometry for biotechnology. Boston: Academic Press. ISBN 978-0-12-647471-8.
Dass, Chhabil (2001). Principles and practice of biological mass spectrometry. New York: John Wiley. ISBN 978-0-471-33053-0.
Muzikar P, et al. (2003). „Accelerator Mass Spectrometry in Geologic Research”. Geological Society of America Bulletin. 115: 643—654. Bibcode:2003GSAB..115..643M. ISSN 0016-7606. S2CID 55076131. doi:10.1130/0016-7606(2003)115<0643:AMSIGR>2.0.CO;2.
Maher S, Jjunju FP, Taylor S (2015). „100 years of mass spectrometry: Perspectives and future trends”. Rev. Mod. Phys. 87 (1): 113—135. Bibcode:2015RvMP...87..113M. doi:10.1103/RevModPhys.87.113.
Sobott, Frank (2014). Biological Mass Spectrometry. Boca Raton: Crc Pr I Llc. ISBN 978-1439895276.
Sparkman, O. David (2006). Mass Spectrometry Desk Reference. Pittsburgh: Global View Pub. ISBN 978-0-9660813-9-8.
Watson, J. Throck; Sparkman, O. David (2007). Introduction to Mass Spectrometry: Instrumentatio, Applications, and Strategies for Data Interpretation (4th изд.). Chichester: Jonh Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-51634-8.
Tuniz C (1998). Accelerator mass spectrometry: ultrasensitive analysis for global science. Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-4538-8.
Kandiah M, Urban PL (јун 2013). „Advances in ultrasensitive mass spectrometry of organic molecules”. Chemical Society Reviews. 42 (12): 5299—322. PMID 23471277. doi:10.1039/c3cs35389c.
Calmes, Jordan (2011). Mass spec : the biography of a scientific instrument (MS). Massachusetts Instite of Technology. hdl:1721.1/68473.

Спољашње везе

[1] Siegbahn, K.; Edvarson, K. I. Al (1956). „β-Ray spectroscopy in the precision range of 1 : 10⁵”. Nuclear Physics. 1 (8): 137—159. Bibcode:1956NucPh...1..137S. doi:10.1016/S0029-5582(56)80022-9.

[2] L. R. P. Butler and K. Laqua (1995). „Nomenclature, symbols, units and their usage in spectrochemical analysis-IX. Instrumentation for the spectral dispersion and isolation of optical radiation (IUPAC Recommendations 1995)”. Pure Appl. Chem. IUPAC. 67 (10): 1725—1744. doi:10.1351/pac199567101725. „A spectrometer is the general term for describing a combination of spectral apparatus with one or more detectors to measure the intensity of one or more spectral bands.”

[openstax-astro-3] „OpenStax, Astronomy. OpenStax.”. Корисна информација се налази на: 2016-10-13. }

[ref1-4] Yang Leng; Materials Characterization: Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods (Second Edition); Publisher John Wiley & Sons, Incorporated 2013; p: 191-192, 221-224.

[ref2-5] Daintith, J.; Dictionary of Chemistry (6th Edition); Oxford University Press, 2008; p: 191, 416, 541

[6] „mass spectrometer” (PDF). IUPAC Compendium of Chemical Terminology. 2009. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook.M03732. Архивирано из оригинала (PDF) 08. 10. 2018. г. Приступљено 12. 12. 2021.

[7] Jan Kazimierz Danysz, Le Radium 9, 1 (1912); 10, 4 (1913)

[Siegbahn-8] а ^б K. Siegbahn, Alpha-, Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy, North-Holland Publishing Co. Amsterdam (1966)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Нормативна контрола
Државне	Немачка Израел Летонија Јапан Чешка
Остале	Енциклопедија Британика 2