מהו ספקטרומטר?

ספקטרומטר הוא כלי נפוץ המשמש מדענים שונים לקביעת מידע על אובייקט או חומרים באמצעות ניתוח תכונות האור שלו. ניתן להשתמש בקומפוזיציות לא ידועות המפורקות לרכיבי יסוד בסיסיים או לאורות הנפלטים מגלקסיות רחוקות כדי לקבוע מידע על אובייקטים בחלל, כולל גודלם ומהירותם.

לספקטרומטרים מגוון שימושים בתעשיית המדע, במיוחד באסטרונומיה וכימיה. לכל הספקטרומטרים שלושה חלקים בסיסיים - הם מייצרים ספקטרום, מפזרים את הספקטרום ומודדים את עוצמת הקווים המופקים מהספקטרום. כל חומר ואלמנט מייצר תדרי אור ודפוסים שונים אשר דומים לטביעות האצבע שלהם. באמצעות עיקרון זה, מדענים יכולים לנתח חומרים וחומרים לא ידועים באמצעות ספקטרומטרים ואז להשוות את התוצאות לתבניות ידועות כדי לקבוע את הרכב הנבדק.

שורש הספקטרומטרים מתחיל בשנת 300 לפני הספירה כאשר אוקלידס החל לעבוד עם מראות כדוריות. בסוף המאה ה -17 טבע אייזק ניוטון את ספקטרום המלים כדי לתאר את מגוון הצבעים שנעשו על ידי פיזור האור דרך פריזמה. ניתוח ולימוד נוסף של תורת הצבעים נמשכו בהדרגה ובתחילת המאה ה -19 החלו להופיע הספקטרומטרים הראשונים על ידי מדענים שונים. הספקטרומטרים המוקדמים ביותר השתמשו בשסע ועדשה קטנה שהעבירו אור דרך פריזמה כדי לשבור את האור לספקטרום המוקרן דרך צינור לניתוח. ההתקדמות הטכנולוגית עידנה את כלי זה ללא הרף, כאשר ההתפתחויות האחרונות הפכו למבוססות יותר על המחשב.

ספקטרומטרים קלים למדי להתקנה ושימוש. באופן כללי, הספקטרומטר מופעל ומותר לו להתחמם לחלוטין לפני השימוש. הוא טעון בחומר ידוע ומכויל באורך גל דומה לזה של החומר הידוע. לאחר כיול המכונה, דגימת הבדיקה נטענת למכונה ונקבע ספקטרום לדגימה. אורכי הגל מנותחים ומשווים לקריאות ידועות שונות כדי לקבוע את הרכב החומר החדש. תהליך זה יכול להיעשות באופן דומה ללא העמסת חומר ממשי לספקטרומטר אלא רק לאפשר לאור לעבור במכונה לקריאה. לעתים קרובות אסטרונומים משתמשים בשיטה זו באמצעות אור מהחלל העמוק.

כדי לקבוע במדויק ספקטרום לחומרים, יש להטיל צורה גזית של החומר לאור וליצור ספקטרום. לכן, כאשר דגימות נטענות לספקטרומטרים, הטמפרטורה הגבוהה של המכונה מאדה את הדגימה הזעירה והאור נשבר בהתאם להרכב החומר הנבדק. במקרה של שימוש בספקטרומטרים למטרות אסטרונומיות, אורכי גל ותדרים נכנסים מהחלל מנותחים בצורה דומה כדי לקבוע את הרכב החומר השמימי.

מדענים יכולים להשתמש בספקטרומטרים כדי לקבוע את הרכב התגליות החדשות שהם מגלים, על כדור הארץ או בגלקסיות רחוקות. לדוגמא, ניתן לנתח חומר מורכב מורכב ולקבוע את מרכיבי היסוד השונים. כמו כן, השימוש בספקטרומטריה בתחום הרפואי הולך וגובר בפופולריות מכיוון שניתן להשתמש בו לזיהוי מזהמים או רמות של חומרים שונים בזרם הדם כדי לאתר מחלות אפשריות או לא רצויות רעלים.