Kas ir spektroskopija?

Spektroskopija ir tehnika, kuras izmanto enerģijas mijiedarbību ar paraugu, lai veiktu analīzi.

Datus, kas iegūti spektroskopijā, sauc par a spektrs. Spektrs ir enerģija atklāts, salīdzinot ar enerģijas viļņa garumu (vai masu, impulsu, frekvenci utt.).

Spektru var izmantot, lai iegūtu informāciju par atomu un molekulu enerģijas līmeņiem, molekulārās ģeometrijas, ķīmiskās saites, molekulu mijiedarbība un ar to saistītie procesi. Bieži vien spektrus izmanto, lai identificētu parauga komponentus (kvalitatīvā analīze). Spektru var izmantot arī, lai izmērītu materiāla daudzumu paraugā (kvantitatīvā analīze).

Spektroskopiskās analīzes veikšanai tiek izmantoti vairāki instrumenti. Vienkāršāk sakot, spektroskopijai nepieciešams enerģijas avots (parasti lāzers, bet tas varētu būt jonu avots vai starojuma avots) un ierīce enerģijas avota izmaiņu mērīšanai pēc tam, kad tā ir mijiedarbojusies ar paraugu (bieži spektrofotometrs vai interferometrs).

Ir tik daudz dažādu spektroskopijas veidu, cik ir enerģijas avotu! Šeit ir daži piemēri:

Debess objektu enerģija tiek izmantota, lai analizētu to ķīmisko sastāvu, blīvumu, spiedienu, temperatūru, magnētiskos laukus, ātrumu un citas īpašības. Ir daudz enerģijas veidu (spektroskopijas), kuras var izmantot astronomiskajā spektroskopijā.

Parauga absorbēto enerģiju izmanto, lai novērtētu tā raksturlielumus. Dažreiz absorbētā enerģija izraisa gaismas izdalīšanos no parauga, ko var izmērīt ar tādu paņēmienu kā fluorescences spektroskopija.

Šis ir vielu pētījums plānās kārtiņās vai virsmās. Paraugu vienu vai vairākas reizes iespiež enerģijas stars un analizē atstaroto enerģiju. Pārklājumu un necaurspīdīgu šķidrumu analīzei tiek izmantota novājināta kopējā atstarojuma spektroskopija un ar to saistītā tehnika, ko sauc par neapmierinātas daudzkārtējas iekšējās refleksijas spektroskopiju.

Šī ir mikroviļņu tehnika, kuras pamatā ir elektronisko enerģijas lauku sadalīšana magnētiskajā laukā. To izmanto, lai noteiktu paraugu struktūras, kas satur nepāra elektronus.

Ir vairāki elektronu spektroskopijas veidi, visi tie ir saistīti ar elektroniskās enerģijas līmeņa izmaiņu mērīšanu.

Šī ir spektroskopisko metožu grupa, kurā paraugu apstaro visi attiecīgie viļņu garumi vienlaicīgi uz īsu laika periodu. Absorbcijas spektru iegūst, piemērojot matemātisko analīzi iegūtajam enerģijas modelim.

Gamma starojums ir enerģijas avots šāda veida spektroskopijā, kas ietver aktivizācijas analīzi un Mossbauera spektroskopiju.

Vielas infrasarkanās absorbcijas spektru dažreiz sauc par tās molekulāro pirkstu nospiedumu. Lai arī to bieži izmanto materiālu identificēšanai, absorbējošo molekulu skaita noteikšanai var izmantot arī infrasarkano staru spektroskopiju.

Absorbcijas spektroskopija, fluorescences spektroskopija, Ramana spektroskopija un virsmas pastiprināta Ramana spektroskopija parasti kā enerģijas avotu izmanto lāzera gaismu. Lāzera spektroskopijas sniedz informāciju par koherentās gaismas mijiedarbību ar matēriju. Lāzera spektroskopijai parasti ir augsta izšķirtspēja un jutība.

Masu spektrometra avots rada jonus. Informāciju par paraugu var iegūt, analizējot jonu izkliedi, kad tie mijiedarbojas ar paraugu, parasti izmantojot masas un lādiņa attiecību.

Šāda veida spektroskopijā katrs ierakstītais optiskais viļņa garums tiek kodēts ar audio frekvenci, kas satur sākotnējo viļņa garuma informāciju. Pēc tam viļņa garuma analizators var rekonstruēt sākotnējo spektru.

Gaismas Ramāna izkliedi pa molekulām var izmantot, lai sniegtu informāciju par parauga ķīmisko sastāvu un molekulāro struktūru.

Šis paņēmiens ietver atomu iekšējo elektronu ierosināšanu, ko var uzskatīt par rentgena absorbciju. Rentgenstaru fluorescences emisijas spektru var radīt, kad elektrons no augstākas enerģijas stāvokļa nonāk vakancei, ko rada absorbētā enerģija.