Spektroskopi Introduksjon

Florence/Wikimedia Commons/CC SA 1.0

Spektroskopi er en teknikk som bruker interaksjonen av energi med en prøve for å utføre en analyse.

Spektrum

Dataene som er hentet fra spektroskopi kalles a spektrum . Et spektrum er et plott av intensiteten til energi detektert versus bølgelengden (eller massen eller bevegelsesmengden eller frekvensen, etc.) til energien.

Hvilken informasjon er innhentet

Et spektrum kan brukes til å få informasjon om atom- og molekylenerginivåer, molekylære geometrier , kjemiske bindinger , interaksjoner mellom molekyler og relaterte prosesser. Ofte brukes spektre for å identifisere komponentene i en prøve (kvalitativ analyse). Spektra kan også brukes til å måle mengden materiale i en prøve (kvantitativ analyse).

Hvilke instrumenter trengs

Flere instrumenter brukes til å utføre spektroskopisk analyse. I enkleste termer krever spektroskopi en energikilde (ofte en laser, men dette kan være en ionekilde eller strålingskilde) og en enhet for å måle endringen i energikilden etter at den har interagert med prøven (ofte et spektrofotometer eller interferometer) .

Typer spektroskopi

Det finnes like mange forskjellige typer spektroskopi som det finnes energikilder! Her er noen eksempler:

Astronomisk spektroskopi

Energi fra himmellegemer brukes til å analysere deres kjemiske sammensetning, tetthet, trykk, temperatur, magnetiske felt, hastighet og andre egenskaper. Det er mange energityper (spektroskopier) som kan brukes i astronomisk spektroskopi.

Atomabsorpsjonsspektroskopi

Energi absorbert av prøven brukes til å vurdere dens egenskaper. Noen ganger fører absorbert energi til at lys frigjøres fra prøven, som kan måles med en teknikk som fluorescensspektroskopi.

Dempet totalrefleksspektroskopi

Dette er studiet av stoffer i tynne filmer eller på overflater. Prøven penetreres av en energistråle en eller flere ganger, og den reflekterte energien analyseres. Dempet totalreflektansspektroskopi og den relaterte teknikken kalt frustrert multippel intern refleksjonsspektroskopi brukes til å analysere belegg og ugjennomsiktige væsker.

Elektron paramagnetisk spektroskopi

Dette er en mikrobølgeteknikk basert på å dele elektroniske energifelt i et magnetfelt. Den brukes til å bestemme strukturer av prøver som inneholder uparrede elektroner.

Elektronspektroskopi

Det finnes flere typer elektronspektroskopi, alle assosiert med måling av endringer i elektronisk energinivå.

Fourier-transformspektroskopi

Dette er en familie av spektroskopiske teknikker der prøven blir bestrålt av alle relevante bølgelengder samtidig i en kort periode. Absorpsjonsspekteret oppnås ved å bruke matematisk analyse på det resulterende energimønsteret.

Gammastrålespektroskopi

Gammastråling er energikilden i denne typen spektroskopi, som inkluderer aktiveringsanalyse og Mossbauer-spektroskopi.

Infrarød spektroskopi

Det infrarøde absorpsjonsspekteret til et stoff kalles noen ganger dets molekylære fingeravtrykk. Selv om det ofte brukes til å identifisere materialer, kan infrarød spektroskopi også brukes til å kvantifisere antall absorberende molekyler.

Laserspektroskopi

Absorpsjonsspektroskopi, fluorescensspektroskopi, Raman-spektroskopi og overflateforbedret Raman-spektroskopi bruker vanligvis laserlys som energikilde. Laserspektroskopier gir informasjon om samspillet mellom koherent lys og materie. Laserspektroskopi har generelt høy oppløsning og følsomhet.

Massespektrometri

En massespektrometerkilde produserer ioner. Informasjon om en prøve kan oppnås ved å analysere spredningen av ioner når de interagerer med prøven, vanligvis ved å bruke masse-til-ladning-forholdet.

Multipleks eller frekvensmodulert spektroskopi

I denne typen spektroskopi er hver optisk bølgelengde som registreres kodet med en lydfrekvens som inneholder den opprinnelige bølgelengdeinformasjonen. En bølgelengdeanalysator kan da rekonstruere det opprinnelige spekteret.

Raman-spektroskopi

Raman-spredning av lys av molekyler kan brukes til å gi informasjon om en prøves kjemiske sammensetning og molekylære struktur.

Røntgenspektroskopi

Denne teknikken involverer eksitasjon av indre elektroner i atomer, som kan sees på som røntgenabsorpsjon. Et røntgenfluorescensemisjonsspekter kan produseres når et elektron faller fra en høyere energitilstand inn i den ledige plassen skapt av den absorberte energien.