Co to jest spektroskopia?

Spektroskopia to technika wykorzystująca interakcję energii z próbką w celu przeprowadzenia analizy.

Dane uzyskane ze spektroskopii nazywane są a widmo. Widmo to wykres intensywności energia wykrywane w zależności od długości fali (lub masy, pędu lub częstotliwości itp.) energii.

Widmo można wykorzystać do uzyskania informacji o poziomach energii atomowej i molekularnej, geometrie molekularne, wiązania chemiczne, interakcje cząsteczek i powiązane procesy. Często widma wykorzystywane są do identyfikacji składników próbki (analiza jakościowa). Widma można również wykorzystać do pomiaru ilości materiału w próbce (analiza ilościowa).

Do wykonania analizy spektroskopowej stosuje się kilka instrumentów. Mówiąc najprościej, spektroskopia wymaga źródła energii (zwykle lasera, ale może to być źródło jonów lub źródło promieniowania) oraz urządzenie do pomiaru zmiany źródła energii po jego oddziaływaniu z próbką (często spektrofotometr lub interferometr).

Istnieje tyle różnych rodzajów spektroskopii, ile źródeł energii! Oto kilka przykładów:

Energia z obiektów niebieskich jest wykorzystywana do analizy ich składu chemicznego, gęstości, ciśnienia, temperatury, pól magnetycznych, prędkości i innych cech. Istnieje wiele rodzajów energii (spektroskopii), które można wykorzystać w spektroskopii astronomicznej.

Energia pochłonięta przez próbkę służy do oceny jej właściwości. Czasami zaabsorbowana energia powoduje uwalnianie światła z próbki, co można zmierzyć za pomocą techniki takiej jak spektroskopia fluorescencyjna.

Jest to badanie substancji w cienkich błonach lub na powierzchniach. Próbka jest penetrowana wiązką energii jeden lub więcej razy, a energia odbita jest analizowana. Tłumiona spektroskopia całkowitego odbicia i pokrewna technika zwana sfrustrowaną wielokrotną wewnętrzną spektroskopią odbicia są wykorzystywane do analizy powłok i nieprzezroczystych cieczy.

Jest to technika mikrofalowa polegająca na dzieleniu elektronicznych pól energii w polu magnetycznym. Służy do określania struktur próbek zawierających niesparowane elektrony.

Istnieje kilka rodzajów spektroskopii elektronowej, wszystkie związane z pomiarem zmian w poziomach energii elektronicznej.

Jest to rodzina technik spektroskopowych, w których próbka jest naświetlana przez wszystkie istotne długości fal jednocześnie przez krótki czas. Widmo absorpcyjne uzyskuje się poprzez zastosowanie analizy matematycznej do uzyskanego wzoru energii.

Promieniowanie gamma jest źródłem energii w tego typu spektroskopii, która obejmuje analizę aktywacji i spektroskopię Mossbauera.

Widmo absorpcji w podczerwieni substancji nazywane jest czasem jej odciskiem palca. Chociaż często stosowana do identyfikacji materiałów, spektroskopia w podczerwieni może być również stosowana do oceny ilościowej liczby cząsteczek absorbujących.

Spektroskopia absorpcyjna, spektroskopia fluorescencyjna, spektroskopia Ramana i spektroskopia ramanowska o wzmocnionej powierzchni zwykle wykorzystują światło laserowe jako źródło energii. Spektroskopia laserowa dostarcza informacji o oddziaływaniu spójnego światła z materią. Spektroskopia laserowa ma na ogół wysoką rozdzielczość i czułość.

Źródło spektrometru masowego wytwarza jony. Informacje o próbce można uzyskać, analizując dyspersję jonów, gdy wchodzą one w interakcję z próbką, ogólnie przy użyciu stosunku masy do ładunku.

W tego typu spektroskopii każda rejestrowana długość fali optycznej jest kodowana za pomocą częstotliwości audio zawierającej pierwotną informację o długości fali. Analizator długości fali może następnie zrekonstruować oryginalne widmo.

Rozpraszanie Ramana światła przez cząsteczki może być wykorzystane do uzyskania informacji o składzie chemicznym i strukturze molekularnej próbki.

Technika ta polega na wzbudzeniu wewnętrznych elektronów atomów, co można uznać za absorpcję promieniowania rentgenowskiego. Widmo emisji fluorescencji rentgenowskiej może zostać wytworzone, gdy elektron spadnie ze stanu wyższej energii do wakatu wytworzonego przez pochłoniętą energię.