Vad är en spektrometer?

En spektrometer är ett vanligt verktyg som används av olika forskare för att bestämma information om ett objekt eller ämnen genom analys av dess ljusegenskaper. Okända kompositioner uppdelade i grundläggande elementkomponenter eller ljus som släpps ut från långt borta galaxer kan användas för att bestämma information om rymdobjekt, inklusive deras storlek och hastighet.

Spektrometrar har en mängd olika användningsområden inom vetenskapsindustrin, särskilt inom astronomi och kemi. Alla spektrometrar har tre grundläggande delar - de producerar ett spektrum, sprider spektrumet och mäter intensiteten hos linjer som produceras från spektrumet. Varje ämne och element producerar olika ljusfrekvenser och mönster som liknar deras egna fingeravtryck. Med hjälp av denna princip kan forskare analysera okända ämnen och material med hjälp av spektrometrar och sedan jämföra resultaten med kända mönster för att bestämma testpersonens sammansättning.

Roten till spektrometrar går tillbaka till 300 f.Kr. när Euklid började arbeta med sfäriska speglar. I slutet av 1700-talet myntade Isaac Newton ordspektrumet för att beskriva färgerna genom att sprida ljus genom ett prisma. Analys och vidare studier av färgteori fortsatte gradvis och i början av 1800-talet började de första spektrometrarna dyka upp av olika forskare. De tidigaste spektrometrarna använde en liten slits och lins som passerade ljus genom ett prisma för att bryta ljuset i ett spektrum som projiceras genom ett rör för analys. Tekniska framsteg har kontinuerligt förfinat detta verktyg med den senaste utvecklingen blivit mer datorbaserad.

Spektrometrar är ganska enkla att installera och använda. I allmänhet är spektrometern påslagen och får värmas upp helt före användning. Den är laddad med en känd substans och kalibrerad med en våglängd liknande den för den kända substansen. När maskinen väl har kalibrerats laddas testprovet i maskinen och ett spektrum bestäms för provet. Våglängderna analyseras och jämförs med olika kända avläsningar för att bestämma sammansättningen av det nya ämnet. Denna process kan på liknande sätt göras utan att en faktisk substans laddas i en spektrometer utan snarare bara låter ljus passera genom maskinen för avläsning. Astronomer använder ofta denna metod med ljus från rymden.

För att exakt bestämma ett spektrum för ämnen måste en gasform av ämnet utsättas för ljus och ett spektrum skapas. Så, när prover laddas i spektrometrar, förångar maskinens höga temperatur det lilla provet och ljuset bryts i enlighet med sammansättningen av ämnet som testas. Vid användning av spektrometrar för astronomiska ändamål analyseras inkommande våglängder och frekvenser från rymden på liknande sätt för att bestämma sammansättningen av himmelsk materia.

Forskare kan använda spektrometrar för att bestämma sammansättningen av eventuella nya upptäckter de gör på jorden eller i avlägsna galaxer. Exempelvis kan en komplex förenad substans analyseras och de olika elementkomponenterna kan bestämmas. Användningen av spektrometri inom det medicinska området växer också i popularitet eftersom den kan användas för att identifiera föroreningar eller nivåer av olika ämnen i blodomloppet för att upptäcka eventuella sjukdomar eller oönskade toxiner.