Τι είναι η φασματοσκοπία;

Η φασματοσκοπία είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί την αλληλεπίδραση ενέργειας με ένα δείγμα για να κάνει μια ανάλυση.

Τα δεδομένα που λαμβάνονται από φασματοσκοπία ονομάζονται a φάσμα. Ένα φάσμα είναι μια γραφική παράσταση της έντασης του ενέργεια που ανιχνεύεται έναντι του μήκους κύματος (ή μάζας ή ορμής ή συχνότητας κ.λπ.) της ενέργειας.

Ένα φάσμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με τα επίπεδα ατομικής και μοριακής ενέργειας, μοριακές γεωμετρίες, χημικοί δεσμοί, αλληλεπιδράσεις μορίων και σχετικές διαδικασίες. Συχνά, τα φάσματα χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των συστατικών ενός δείγματος (ποιοτική ανάλυση). Το φάσμα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της ποσότητας υλικού σε ένα δείγμα (ποσοτική ανάλυση).

Διάφορα όργανα χρησιμοποιούνται για τη διενέργεια φασματοσκοπικής ανάλυσης. Απλούστερα, η φασματοσκοπία απαιτεί πηγή ενέργειας (συνήθως λέιζερ, αλλά αυτή θα μπορούσε να είναι πηγή ιόντων ή πηγή ακτινοβολίας) και συσκευή για τη μέτρηση της αλλαγής στην πηγή ενέργειας αφού έχει αλληλεπιδράσει με το δείγμα (συχνά ένα φασματοφωτόμετρο ή συμβολόμετρο).

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι φασματοσκοπίας, καθώς υπάρχουν πηγές ενέργειας! Ορίστε μερικά παραδείγματα:

Η ενέργεια από τα ουράνια αντικείμενα χρησιμοποιείται για την ανάλυση της χημικής τους σύνθεσης, της πυκνότητας, της πίεσης, της θερμοκρασίας, των μαγνητικών πεδίων, της ταχύτητας και άλλων χαρακτηριστικών. Υπάρχουν πολλοί τύποι ενέργειας (φασματοσκοπίες) που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αστρονομική φασματοσκοπία.

Η ενέργεια που απορροφάται από το δείγμα χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των χαρακτηριστικών του. Μερικές φορές η απορροφούμενη ενέργεια προκαλεί την απελευθέρωση φωτός από το δείγμα, το οποίο μπορεί να μετρηθεί με μια τεχνική όπως η φασματοσκοπία φθορισμού.

Αυτή είναι η μελέτη των ουσιών σε λεπτές μεμβράνες ή σε επιφάνειες. Το δείγμα διεισδύει μία ή περισσότερες φορές από μία δέσμη ενέργειας και αναλύεται η ανακλώμενη ενέργεια. Η εξασθενημένη συνολική φασματοσκοπία ανάκλασης και η σχετική τεχνική που ονομάζεται απογοητευμένη πολλαπλή φασματοσκοπία εσωτερικής ανάκλασης χρησιμοποιούνται για την ανάλυση επικαλύψεων και αδιαφανών υγρών.

Πρόκειται για μια τεχνική μικροκυμάτων που βασίζεται στον διαχωρισμό των πεδίων ηλεκτρονικής ενέργειας σε ένα μαγνητικό πεδίο. Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό δομών δειγμάτων που περιέχουν μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι φασματοσκοπίας ηλεκτρονίων, οι οποίοι συνδέονται με τη μέτρηση των αλλαγών στα επίπεδα της ηλεκτρονικής ενέργειας.

Αυτή είναι μια οικογένεια φασματοσκοπικών τεχνικών στις οποίες το δείγμα ακτινοβολείται από όλους τους σχετικούς μήκη κύματος ταυτόχρονα για σύντομο χρονικό διάστημα. Το φάσμα απορρόφησης λαμβάνεται με την εφαρμογή μαθηματικής ανάλυσης στο προκύπτον πρότυπο ενέργειας.

Ακτινοβολία γάμμα είναι η πηγή ενέργειας σε αυτόν τον τύπο φασματοσκοπίας, η οποία περιλαμβάνει ανάλυση ενεργοποίησης και φασματοσκοπία Mossbauer.

Το φάσμα υπέρυθρης απορρόφησης μιας ουσίας ονομάζεται μερικές φορές το μοριακό της αποτύπωμα. Αν και χρησιμοποιείται συχνά για την ταυτοποίηση υλικών, η φασματοσκοπία υπέρυθρων μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον ποσοτικό προσδιορισμό του αριθμού των απορροφητικών μορίων.

Η φασματοσκοπία απορρόφησης, η φασματοσκοπία φθορισμού, η φασματοσκοπία Raman και η φασματοσκοπία Raman με ενισχυμένη επιφάνεια συνήθως χρησιμοποιούν φως λέιζερ ως πηγή ενέργειας. Οι φασματοσκοπίες λέιζερ παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την αλληλεπίδραση του συνεκτικού φωτός με την ύλη. Η φασματοσκοπία λέιζερ γενικά έχει υψηλή ανάλυση και ευαισθησία.

Μια πηγή φασματόμετρου μάζας παράγει ιόντα. Πληροφορίες για ένα δείγμα μπορούν να ληφθούν με ανάλυση της διασποράς ιόντων όταν αλληλεπιδρούν με το δείγμα, χρησιμοποιώντας γενικά τη σχέση μάζας προς φορτίο.

Σε αυτόν τον τύπο φασματοσκοπίας, κάθε οπτικό μήκος κύματος που καταγράφεται κωδικοποιείται με μια ακουστική συχνότητα που περιέχει τις αρχικές πληροφορίες για το μήκος κύματος. Ένας αναλυτής μήκους κύματος μπορεί στη συνέχεια να ανασυνθέσει το αρχικό φάσμα.

Η διάχυση του φωτός από τα μόρια Raman μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παροχή πληροφοριών σχετικά με τη χημική σύνθεση του δείγματος και τη μοριακή δομή.

Αυτή η τεχνική περιλαμβάνει τη διέγερση εσωτερικών ηλεκτρονίων ατόμων, τα οποία μπορεί να θεωρηθούν ως απορρόφηση ακτίνων Χ. Ένα φάσμα εκπομπής φθορισμού ακτίνων Χ μπορεί να παράγεται όταν ένα ηλεκτρόνιο πέφτει από μια υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση στην κενή θέση που δημιουργείται από την απορροφούμενη ενέργεια.