Kas ir spektrometrs?

Spektrometrs ir izplatīts rīks, ko dažādi zinātnieki izmanto, lai noteiktu informāciju par objektu vai vielām, analizējot tā gaismas īpašības. Nezināmas kompozīcijas, kas sadalītas pamata elementos vai no tālām galaktikām izstarotās gaismas, var izmantot, lai noteiktu informāciju par kosmosa objektiem, ieskaitot to lielumu un ātrumu.

Spektrometrus zinātnes nozarē izmanto dažādi, īpaši astronomijā un ķīmijā. Visiem spektrometriem ir trīs pamatdaļas - tie rada spektru, izkliedē spektru un mēra no spektra radīto līniju intensitāti. Katra viela un elements rada dažādas gaismas frekvences un modeļus, kas ir līdzīgi viņu pašu pirkstu nospiedumiem. Izmantojot šo principu, zinātnieki var analizēt nezināmas vielas un materiālus, izmantojot spektrometrus, pēc tam salīdzināt rezultātus ar zināmiem modeļiem, lai noteiktu testa subjekta sastāvu.

Spektrometru sakne aizsākās 300. gadā pirms Kristus, kad Eiklīds sāka strādāt ar sfēriskiem spoguļiem. 17. gadsimta beigās Īzaks Ņūtons izdomāja vārdu spektru, lai aprakstītu krāsu gammu, ko rada gaismas izkliedēšana caur prizmu. Krāsu teorijas analīze un turpmāka izpēte turpinājās pakāpeniski, un 19. gadsimta sākumā pirmie spektrometri sāka parādīties dažādiem zinātniekiem. Pirmie spektrometri izmantoja nelielu spraugu un lēcu, kas gaismu izlaida caur prizmu, lai lauztu gaismu spektrā, kas projicēts caur cauruli analīzei. Tehnoloģiskie sasniegumi ir nepārtraukti pilnveidojuši šo rīku, jaunākajiem sasniegumiem kļūstot arvien datorizētākiem.

Spektrometrus ir diezgan viegli uzstādīt un lietot. Parasti spektrometrs tiek ieslēgts un pirms lietošanas ļauj tam pilnībā sasilt. To ielādē ar zināmu vielu un kalibrē viļņa garumā, kas līdzīgs zināmās vielas viļņa garumam. Kad mašīna ir kalibrēta, testa paraugs tiek ievietots mašīnā un paraugam tiek noteikts spektrs. Viļņu garumus analizē un salīdzina ar dažādiem zināmiem rādījumiem, lai noteiktu jaunās vielas sastāvu. Šo procesu var līdzīgi izdarīt, neielādējot faktisko vielu spektrometrā, bet gan vienkārši ļaujot gaismai iziet cauri mašīnai nolasīšanai. Astronomi bieži izmanto šo metodi, izmantojot gaismu no dziļās kosmosa.

Lai precīzi noteiktu vielu spektru, vielas gāzveida forma ir jāpakļauj gaismai un tiek izveidots spektrs. Tātad, kad paraugus ielādē spektrometros, iekārtas augstā temperatūra iztvaiko sīko paraugu un gaisma tiek lauzta atbilstoši testējamās vielas sastāvam. Spektrometru izmantošanas gadījumā astronomiskiem mērķiem līdzīgi analizē ienākošos viļņu garumus un frekvences no kosmosa, lai noteiktu debess vielas sastāvu.

Zinātnieki var izmantot spektrometrus, lai noteiktu visu jauno atklājumu sastāvu, ko viņi veic uz Zemes vai tālu esošajās galaktikās. Piemēram, var analizēt kompleksu savienojuma vielu un noteikt dažādus elementāros komponentus. Arī spektrometrijas izmantošana medicīnas jomā kļūst arvien populārāka, jo to var izmantot, lai identificētu piesārņotāji vai dažādu vielu līmenis asinīs, lai atklātu iespējamās slimības vai nevēlamas toksīni.