Спектрометр - Spectrometer

Для области исследования см. Спектроскопия.
An XPS спектрометр

А спектрометр (/sпɛkˈтрɒмɪтər/) - это научный инструмент, используемый для разделения и измерения спектральный компоненты физического явления. Спектрометр - это широкий термин, который часто используется для описания инструментов, которые измеряют непрерывную переменную явления, в котором спектральные компоненты так или иначе смешаны. В видимый свет спектрометр может отделить белый свет и измерить отдельные узкие полосы цвета, называемые спектром. А масс-спектрометр измеряет спектр масс атомов или молекул, присутствующих в газе. Первые спектрометры использовались для разделения света на набор отдельных цветов. Спектрометры были развитый в ранних исследованиях физика, астрономия, и химия. Возможность спектроскопия определить химический состав стимулировал его развитие и продолжает оставаться одним из основных его применений. Спектрометры используются в астрономия анализировать химический состав звезды и планеты, а спектрометры собирают данные о происхождение вселенной.

Примерами спектрометров являются устройства, разделяющие частицы, атомы, и молекулы по их масса, импульс, или же энергия. Эти типы спектрометров используются в химический анализ и физика элементарных частиц.

Типы спектрометров

Оптические спектрометры или оптико-эмиссионный спектрометр

Основная статья: Оптический спектрометр
Спектр света, излучаемого дейтерий лампа в УФ, видимой и ближней инфракрасной частях электромагнитного спектра.

Спектрометры оптического поглощения

Оптические спектрометры (часто называемые просто «спектрометрами»), в частности, показывают интенсивность свет как функция длины волны или частоты. Световые волны разных длин разделены преломление в призма или по дифракция по дифракционная решетка. Ультрафиолетовая видимая спектроскопия это пример.

Эти спектрометры используют явление оптическая дисперсия. Свет от источника может состоять из непрерывный спектр, спектр излучения (яркие линии) или спектр поглощения (темные линии). Потому что каждый элемент оставляет свой спектральная подпись в структуре наблюдаемых линий спектральный анализ может раскрыть состав анализируемого объекта.[1]

Оптико-эмиссионные спектрометры

Оптико-эмиссионные спектрометры (часто называемые «спектрометры OES или искрового разряда»), используются для оценки металлы определять химический состав с очень высокой точностью. Искра подается через высокое напряжение на поверхность, которая превращает частицы в плазму. Затем частицы и ионы испускают излучение, которое измеряется детекторами (фотоэлектронными умножителями) на различных характерных длинах волн.

Электронная спектроскопия

Основная статья: Электронная спектроскопия

Некоторые формы спектроскопии включают анализ энергии электронов, а не энергии фотонов. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия это пример.

Масс-спектрометр

Основная статья: Масс-спектрометрии

А масс-спектрометр представляет собой аналитический инструмент, который используется для определения количества и типа химических веществ, присутствующих в образце, путем измерения отношение массы к заряду и обилие газовой фазы ионы.[2]

Времяпролетный спектрометр

Энергетический спектр частиц известной массы также можно измерить, определив время пролета между двумя детекторы (а значит, и скорость) в времяпролетный спектрометр. В качестве альтернативы, если скорость известна, массы могут быть определены в времяпролетный масс-спектрометр.

Магнитный спектрометр

Положительно заряженная частица, движущаяся по окружности под действием силы Лоренца F

Когда пост заряженная частица (обвинять q, масса м) попадает в постоянное магнитное поле B под прямым углом, он отклоняется на круговую траекторию радиуса р, из-за Сила Лоренца. Импульс п частицы тогда дается выражением

,
Фокус магнитного полукруглого спектрометра

куда м и v - масса и скорость частицы. Принцип фокусировки самого старого и простого магнитного спектрометра - полукруглого спектрометра.[3] изобретен Дж. К. Данишем, показан слева. Постоянное магнитное поле перпендикулярно странице. Заряженные частицы импульса п проходящие через щель отклоняются на круговые траектории радиуса г = p / qB. Оказывается, все они попадают в горизонтальную линию почти в одном месте, в фокус; здесь следует разместить счетчик частиц. Различный B, это позволяет измерить энергетический спектр альфа-частицы в спектрометре альфа-частиц бета-частицы в спектрометре бета-частиц,[4] частиц (например, быстрые ионы ) в спектрометре частиц или для измерения относительного содержания различных масс в масс-спектрометр.

Со времен Даниша было разработано много типов магнитных спектрометров более сложных, чем полукруглый.[4]

Разрешение

Как правило, разрешающая способность инструмента говорит нам, насколько хорошо могут быть разрешены две близко расположенные энергии (или длины волн, или частоты, или массы). Как правило, для инструмента с механическими щелями более высокое разрешение означает меньшую интенсивность.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ открытый доступ OpenStax, Астрономия. OpenStax. 13 октября 2016г. <http://cnx.org/content/col11992/latest/ >
  2. ^ «масс-спектрометр» (PDF). 2009. Дои:10.1351 / goldbook.M03732. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Ян Казимеж Даниш, Le Radium 9, 1 (1912); 10, 4 (1913)
  4. ^ а б К. Зигбан, Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия, North-Holland Publishing Co., Амстердам (1966)