aparell per a mesurar les propietats de la llum analitzant el seu espectre electromagnètic From Wikipedia, the free encyclopedia
Un espectròmetre és un instrument de mesura en què una emissió (com la de radiació electromagnètica o partícules carregades elèctricament) es dispersa segons alguna propietat (com ara energia o massa) en un espectre i es realitzen mesures en punts o regions al llarg de l'espectre. És l'instrument fonamental de l'espectrometria.
Si un espectròmetre es combina amb un fotòmetre, instrument per a mesurar la intensitat lluminosa generalment per mitjà d'una cèl·lula fotoelèctrica, s'obté un espectrofotòmetre. Mesura la distribució espectral de l’energia de la radiació, és a dir, si compara les quantitats d’energia transportades per cada component de la radiació.
.jpg)
Un espectròmetre òptic analitza la radiació electromagnètica. En general, un espectròmetre òptic consta d'una escletxa, un col·limador i un monocromador, sistema dispersor constituït per un o diversos prismes òptics o per una xarxa de difracció. Si el dispersor és un prisma o una xarxa de difracció hom té un espectròmetre d’escletxa; si és un interferòmetre o una combinació d’interferòmetres i xarxes de difracció es tracta d'un espectròmetre interferencial. Si l'espectre s'observa directament amb l'ull, es tracta d'un espectroscopi; si es recull sobre un suport d’imatge, com una càmera fotogràfica, electronogràfica, CCD, o de televisió, es tracta d'un espectrògraf.
Un espectròmetre òptic d’escletxa consta, generalment, dels següents elements:
La qualitat d’un espectròmetre òptic depèn de quatre paràmetres:
Respecte a aquestes quatre magnituds, l’espectròmetre de prisma presenta dues deficiències principals: d’una banda, presenta una dispersió no lineal, és a dir, la dispersió abans definida depèn de la longitud d’ona dispersada, la qual cosa origina certs inconvenients en la determinació de les longituds d’ona dispersades; d’altra banda, té poca lluminositat, la qual cosa limita, en astronomia, per exemple, el tipus de font emissora que hom pot estudiar.
Els espectrofotòmetres d'absorció fan passar radiació de longitud d'ona coneguda a través d'una mostra en estat de vapor, variant les longituds d'ona per produir un espectre de resultats; el sistema de detecció revela en quina mesura s'absorbeix cada longitud d'ona.[2] S'utilitzen comunament per a l'anàlisi quantitativa d'elements químics, com metalls, en mostres diverses, incloses mostres ambientals, geològiques i biològiques.[3]
Els espectrofotòmetres d'emissió exciten àtoms o molècules d'una mostra a estats d'energia més alts i analitzen la radiació emesa quan decauen a l'estat d'energia fonamental.[2] S'utilitzen sovint per a l'anàlisi elemental i poden proporcionar informació sobre la composició elemental d'una mostra.[3]
Els espectrofotòmetres UV-Visible són un dels tipus més comuns d'espectròmetres utilitzats en els laboratoris. Mesuren l'absorció o la transmissió de la llum en les regions ultraviolade (UV) i visible (Vis) de l'espectre electromagnètic (normalment de longitud d'ona entre 190 i 1100 nm). La majoria dels assaigs colorimètrics com la quantificació de proteïnes i els ELISA es llegeixen dins d'aquest rang de longitud d'ona en un espectròmetre de microplaca UV-Visible. Un altre format comú d'aquest tipus d'espectrofotòmetre és un espectrofotòmetre nano per analitzar ADN, ARN, proteïnes i densitat cel·lular.[3] A l’ultraviolat el focus és un tub de descàrrega elèctrica en atmosfera d’hidrogen, de deuteri, de xenó o de vapor de mercuri, i al visible és una bombeta de filament de tungstè. En ambdues regions els detectors solen ésser tubs fotomultiplicadors, fototubs o cèl·lules fotovoltaiques. L’òptica de l’instrument ha d’ésser transparent en la regió espectral estudiada: de vidre en el visible, de quars a l’ultraviolat .[4]
Els espectrofotòmetres IR s'utilitzen per mesurar l'absorció, la transmissió o la reflexió de la llum infraroja (IR). Són particularment útils en l'anàlisi de composts orgànics i inorgànics i són capaços de proporcionar informació estructural valuosa. En la majoria dels laboratoris s'utilitzen per identificar grups funcionals i substàncies específiques, estudiar el progrés de reaccions químiques, detectar impureses i realitzar anàlisis quantitatius.[3] El focus és un emissor de Nernst, i el detector és un bolòmetre, un termoparell, una cel·la pneumàtica de Golay o una cel·la piroelèctrica. L'òptica és d’halurs alcalins o d’argent.[4]
Els espectrofotòmetres de fluorescència mesuren l'emissió de llum fluorescent d'una mostra després de ser excitada per la llum d'una longitud d'ona específica. Els espectrofotòmetres de fluorescència s'utilitzen àmpliament en biologia molecular, bioquímica i anàlisi ambiental per a la detecció de concentracions intracel·lulars d'ions, mesures cinètiques i també per a l'anàlisi controlada de proteïnes i pèptids a temperatura controlada.[3]
Els instruments FTIR mesuren l'absorció o la transmissió de la llum infraroja per part d'una mostra. Utilitzen tècniques d'interferometria per obtenir espectres d'alta resolució i són capaços d'identificar grups funcionals i compostos químics. El FTIR és preferit sobre l'IR regular ja que és més precís, no destrueix la mostra i és exponencialment més ràpid que les tècniques d'IR antigues.[3] Diferents dissenys permeten l'estudi de diversos tipus de mostres sobre moltes freqüències, a diferents temperatures o pressions, o en un camp elèctric o magnètic.[2]
Els espectrofotòmetres CD mesuren l'absorció diferencial de la llum polaritzada circularment esquerra i dreta. S'utilitzen per estudiar les estructures secundàries de proteïnes, àcids nucleics i altres molècules quirals.[3]
Un espectròmetre de masses separa les partícules carregades elèctricament dins d'un feix segons la seva relació càrrega/massa.[2] Les tres parts bàsiques d'un espectròmetre de masses són la font d'ionització, on la mostra és sotmesa a un procés d'evaporació, ionització i acceleració dels ions formats; l'analitzador de masses, que separa els ions de masses diferents, de forma que arriben al detector a temps diferents, i el detector, normalment un multiplicador d'electrons, que amplifica el corrent d'ions de forma molt semblant a un fotomultiplicador. A través d'un enregistrador s'obté un espectre de masses en què es representa la relació massa/càrrega de cada ió format en relació amb la seva abundància relativa.[5]
Els espectròmetres de ressonància magnètica nuclear (RMN) utilitzen un camp magnètic oscil·lant per magnetitzar els nuclis atòmics d'alguns isòtops (1H, 7Li, 13C, 14N, 17O, 19F...). A continuació, mesura les freqüències de ressonància magnètica d'aquests nuclis i les converteix en un espectre analitzable.[6]
L'espectròmetre d'electrons Auger empra l'efecte Auger, fenomen segons els qual un àtom excitat es desexcita emetent un electró. L'àtom pot ésser excitat per l'absorció d'un raig X i es pot desexcitar emetent també un raig X. L'energia de l'electró Auger és igual a la que tindria el raig X en les mateixes condicions descomptant l'energia de lligadura de l'electró en l'àtom. S'utilitza aquesta tècnica per recopilar informació important sobre les superfícies de diversos materials. Quan s'allibera un electró Auger, tindrà una quantitat molt específica d'energia cinètica, que depèn del tipus d'àtom del qual s'ha expulsat i de l'estat d'oxidació en què es troba. Per tant, detectant aquests electrons i mesurant l'energia que porten, és possible recollir dades sobre els àtoms de la mostra i construir una imatge de la seva superfície.[6]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
