Che cos'è uno spettrometro?

Uno spettrometro è uno strumento comune utilizzato da vari scienziati per determinare informazioni su un oggetto o sostanze attraverso l'analisi delle sue proprietà luminose. Composizioni sconosciute suddivise in componenti elementari di base o luci emesse da galassie lontane possono essere utilizzate per determinare informazioni sugli oggetti spaziali, comprese le loro dimensioni e velocità.

Gli spettrometri hanno una varietà di usi nell'industria scientifica, in particolare in astronomia e chimica. Tutti gli spettrometri hanno tre parti fondamentali: producono uno spettro, disperdono lo spettro e misurano l'intensità delle righe prodotte dallo spettro. Ogni sostanza ed elemento produce diverse frequenze e modelli di luce che sono come le proprie impronte digitali. Utilizzando questo principio, gli scienziati possono analizzare sostanze e materiali sconosciuti utilizzando spettrometri, quindi confrontare i risultati con modelli noti per determinare la composizione del soggetto del test.

La radice degli spettrometri risale al 300 aC quando Euclide iniziò a lavorare con specchi sferici. Alla fine del XVII secolo, Isaac Newton coniò la parola spettro per descrivere la gamma di colori prodotta dalla diffusione della luce attraverso un prisma. L'analisi e l'ulteriore studio della teoria del colore continuarono progressivamente e all'inizio del XIX secolo iniziarono ad apparire i primi spettrometri da parte di vari scienziati. I primi spettrometri utilizzavano una piccola fessura e una lente che facevano passare la luce attraverso un prisma per rifrangere la luce in uno spettro proiettato attraverso un tubo per l'analisi. I progressi tecnologici hanno continuamente perfezionato questo strumento con gli sviluppi più recenti sempre più basati su computer.

Gli spettrometri sono abbastanza facili da configurare e utilizzare. Generalmente, lo spettrometro viene acceso e lasciato riscaldare completamente prima dell'uso. Viene caricato con una sostanza nota e tarato ad una lunghezza d'onda simile a quella della sostanza nota. Una volta che la macchina è stata calibrata, il campione di prova viene caricato nella macchina e viene determinato uno spettro per il campione. Le lunghezze d'onda vengono analizzate e confrontate con varie letture note per determinare la composizione della nuova sostanza. Questo processo può essere eseguito in modo simile senza caricare una sostanza reale in uno spettrometro, ma semplicemente consentendo alla luce di passare attraverso la macchina per le letture. Gli astronomi usano spesso questo metodo usando la luce dallo spazio profondo.

Per determinare con precisione uno spettro per le sostanze, una forma gassosa della sostanza deve essere sottoposta alla luce e viene creato uno spettro. Quindi, quando i campioni vengono caricati negli spettrometri, l'alta temperatura della macchina vaporizza il minuscolo campione e la luce viene rifratta in base alla composizione della sostanza in esame. Nel caso di utilizzo di spettrometri per scopi astronomici, le lunghezze d'onda e le frequenze in arrivo dallo spazio vengono analizzate in modo simile per determinare la composizione della materia celeste.

Gli scienziati possono utilizzare gli spettrometri per determinare la composizione di ogni nuova scoperta che fanno sulla Terra o in galassie lontane. Ad esempio, è possibile analizzare una sostanza composta complessa e determinare i diversi componenti elementari. Inoltre, l'uso della spettrometria in campo medico sta diventando sempre più popolare in quanto può essere utilizzato per identificare contaminanti o livelli di varie sostanze nel sangue per rilevare possibili malattie o indesiderate tossine.