Co to jest spektrometr?

Spektrometr jest powszechnym narzędziem używanym przez różnych naukowców do określania informacji o obiekcie lub substancjach poprzez analizę jego właściwości świetlnych. Nieznane kompozycje w rozbiciu na podstawowe elementy elementarne lub światła emitowane z odległych galaktyk mogą posłużyć do określenia informacji o obiektach kosmicznych, w tym ich wielkości i prędkości.

Spektrometry mają różnorodne zastosowania w przemyśle naukowym, szczególnie w astronomii i chemii. Wszystkie spektrometry składają się z trzech podstawowych części – wytwarzają widmo, rozpraszają widmo i mierzą natężenia linii wytworzonych z widma. Każda substancja i pierwiastek wytwarza różne częstotliwości i wzory światła, które przypominają ich własne odciski palców. Korzystając z tej zasady, naukowcy mogą analizować nieznane substancje i materiały za pomocą spektrometrów, a następnie porównywać wyniki ze znanymi wzorcami, aby określić skład badanego obiektu.

Korzenie spektrometrów sięgają 300 rpne, kiedy Euklides rozpoczął pracę ze zwierciadłami sferycznymi. Pod koniec XVII wieku Isaac Newton ukuł słowo widmo, aby opisać gamę kolorów powstałych w wyniku rozpraszania światła przez pryzmat. Analiza i dalsze badania nad teorią koloru były kontynuowane stopniowo, a na początku XIX wieku różni naukowcy zaczęli pojawiać się pierwsze spektrometry. Najwcześniejsze spektrometry wykorzystywały małą szczelinę i soczewkę, która przepuszczała światło przez pryzmat, aby załamać światło do widma rzutowanego przez rurkę do analizy. Postęp technologiczny stale ulepsza to narzędzie, a najnowsze osiągnięcia stają się bardziej oparte na komputerach.

Spektrometry są dość łatwe w konfiguracji i obsłudze. Generalnie spektrometr jest włączony i przed użyciem pozostawiony do całkowitego nagrzania. Jest ładowany znaną substancją i kalibrowany na długość fali podobną do znanej substancji. Po skalibrowaniu maszyny próbka testowa jest ładowana do maszyny i określane jest widmo dla próbki. Długości fal są analizowane i porównywane z różnymi znanymi odczytami w celu określenia składu nowej substancji. Proces ten można podobnie przeprowadzić bez ładowania rzeczywistej substancji do spektrometru, ale raczej po prostu przepuszczając światło przez maszynę w celu odczytów. Astronomowie często stosują tę metodę, wykorzystując światło z kosmosu.

Aby dokładnie wyznaczyć widmo dla substancji, gazowa postać substancji musi zostać poddana działaniu światła i powstaje widmo. Tak więc, gdy próbki są ładowane do spektrometrów, wysoka temperatura maszyny powoduje odparowanie maleńkiej próbki, a światło jest załamywane zgodnie ze składem badanej substancji. W przypadku wykorzystania spektrometrów do celów astronomicznych, w podobny sposób analizuje się nadchodzące długości fal i częstotliwości z kosmosu w celu określenia składu materii niebieskiej.

Naukowcy mogą używać spektrometrów do określania składu wszelkich nowych odkryć, których dokonają, czy to na Ziemi, czy w odległych galaktykach. Na przykład można zanalizować złożoną substancję złożoną i określić różne składniki pierwiastkowe. Coraz popularniejsze staje się również wykorzystanie spektrometrii w medycynie, ponieważ można ją wykorzystać do identyfikacji zanieczyszczenia lub poziomy różnych substancji w krwiobiegu w celu wykrycia ewentualnych chorób lub niepożądanych toksyny.