Introductie van spectroscopie

Spectroscopie is een techniek die de interactie van energie met een monster gebruikt om een ​​analyse uit te voeren.

Wat is een spectrum?

De gegevens die worden verkregen uit spectroscopie worden een spectrum genoemd. Een spectrum is een grafiek van de gedetecteerde intensiteit van energie versus de golflengte (of massa of momentum of frequentie, enz.) Van de energie.

Welke informatie wordt verkregen?

Een spectrum kan worden gebruikt om informatie te verkrijgen over atomaire en moleculaire energieniveaus, moleculaire geometrieën, chemische bindingen, interacties van moleculen en gerelateerde processen. Vaak worden spectra gebruikt om de componenten van een monster te identificeren (kwalitatieve analyse). Spectra kan ook worden gebruikt om de hoeveelheid materiaal in een monster te meten (kwantitatieve analyse).

Welke instrumenten zijn nodig?

Verschillende instrumenten worden gebruikt om spectroscopische analyses uit te voeren. In de eenvoudigste termen vereist spectroscopie een energiebron (meestal een laser, maar dit kan een ionenbron of een stralingsbron zijn) en een apparaat voor het meten van de verandering in de energiebron nadat deze een interactie heeft aangegaan met het monster (vaak een spectrofotometer of interferometer).

Wat zijn sommige soorten spectroscopie?

Er zijn net zoveel verschillende soorten spectroscopie als er energiebronnen zijn! Hier zijn enkele voorbeelden:

Astronomische Spectroscopie

Energie uit hemellichamen wordt gebruikt om hun chemische samenstelling, dichtheid, druk, temperatuur, magnetische velden, snelheid en andere kenmerken te analyseren. Er zijn veel energietypes (spectroscopieën) die kunnen worden gebruikt in astronomische spectroscopie.

Atoomabsorptiespectroscopie

De door het monster geabsorbeerde energie wordt gebruikt om de kenmerken ervan te beoordelen. Soms zorgt geabsorbeerde energie ervoor dat er licht vrijkomt uit het monster, wat kan worden gemeten met een techniek zoals fluorescentiespectroscopie.

Verzwakte totale reflectiespectroscopie

Dit is de studie van stoffen in dunne films of op oppervlakken. Het monster wordt één of meerdere keren door een energiestraal gepenetreerd en de gereflecteerde energie wordt geanalyseerd. Verzwakte totale reflectiespectroscopie en de verwante techniek genaamd gefrustreerde meervoudige interne reflectiespectroscopie worden gebruikt om coatings en ondoorzichtige vloeistoffen te analyseren.

Elektron paramagnetische spectroscopie

Dit is een microgolftechniek gebaseerd op het splitsen van elektronische energievelden in een magnetisch veld. Het wordt gebruikt om structuren te bepalen van monsters die niet-gekoppelde elektronen bevatten.

Elektronspectroscopie

Er zijn verschillende soorten elektronenspectroscopie, allemaal geassocieerd met het meten van veranderingen in elektronische energieniveaus.

Fourier Transform Spectroscopie

Dit is een familie van spectroscopische technieken waarbij het monster gedurende een korte periode tegelijkertijd door alle relevante golflengten wordt bestraald. Het absorptiespectrum wordt verkregen door wiskundige analyse toe te passen op het resulterende energiepatroon.

Gamma-ray spectroscopie

Gammastraling is de energiebron in dit type spectroscopie, inclusief activeringsanalyse en Mossbauer-spectroscopie.

Infrarood spectrosopie

Het infrarood-absorptiespectrum van een stof wordt soms de moleculaire vingerafdruk genoemd. Hoewel vaak gebruikt om materialen te identificeren, kan infraroodspectroscopie ook worden gebruikt om het aantal absorberende moleculen te kwantificeren.

Laserspectroscopie

Absorptiespectroscopie, fluorescentiespectroscopie, Raman-spectroscopie en oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie gebruiken gewoonlijk laserlicht als energiebron. Laserspectroscopieën geven informatie over de interactie van coherent licht met materie. Laserspectroscopie heeft over het algemeen een hoge resolutie en gevoeligheid.

Massaspectrometrie

Een massaspectrometerbron produceert ionen. Informatie over een monster kan worden verkregen door de dispersie van ionen te analyseren wanneer deze interactie aangaan met het monster, in het algemeen met behulp van de massa-ladingverhouding.

Multiplex of frequentiegemoduleerde spectroscopie

In dit type spectroscopie wordt elke optische golflengte die wordt opgenomen gecodeerd met een audiofrequentie die de originele golflengte-informatie bevat. Een golflengte-analysator kan vervolgens het oorspronkelijke spectrum reconstrueren.

Raman Spectroscopie

Ramanverstrooiing van licht door moleculen kan worden gebruikt om informatie te verschaffen over de chemische samenstelling en moleculaire structuur van een monster.

X-ray spectroscopie

Deze techniek omvat excitatie van inwendige elektronen van atomen, wat kan worden gezien als röntgenabsorptie. Een röntgenfluorescentiespectrum kan worden geproduceerd wanneer een elektron uit een hogere energietoestand valt in de vacature die wordt gecreëerd door de geabsorbeerde energie.