Hvad er spektroskopi?

Spektroskopi er en teknik, der bruger interaktion af energi med en prøve til at udføre en analyse.

De data, der er opnået fra spektroskopi, kaldes a spektrum. Et spektrum er et plot af intensiteten af energi detekteres versus bølgelængden (eller masse eller momentum eller frekvens osv.) for energien.

Et spektrum kan bruges til at opnå information om atomare og molekylære energiniveauer, molekylære geometrier, kemiske bindinger, interaktion mellem molekyler og beslægtede processer. Ofte bruges spektre til at identificere komponenterne i en prøve (kvalitativ analyse). Spektra kan også bruges til at måle mængden af ​​materiale i en prøve (kvantitativ analyse).

Flere instrumenter bruges til at udføre spektroskopisk analyse. På enkleste vilkår kræver spektroskopi en energikilde (ofte en laser, men dette kan være en ionkilde eller strålingskilde) og en enhed til måling af ændringen i energikilden, efter at den har interageret med prøven (ofte et spektrofotometer eller interferometer).

Der er lige så mange forskellige typer spektroskopi, som der er energikilder! Her er nogle eksempler:

Energi fra himmelobjekter bruges til at analysere deres kemiske sammensætning, densitet, tryk, temperatur, magnetiske felter, hastighed og andre egenskaber. Der er mange energityper (spektroskopier), der kan bruges i astronomisk spektroskopi.

Energi, der absorberes af prøven, bruges til at vurdere dens egenskaber. Nogle gange får absorberet energi frigørelse af lys fra prøven, som kan måles ved hjælp af en teknik såsom fluorescensspektroskopi.

Dette er undersøgelsen af ​​stoffer i tynde film eller på overflader. Prøven penetreres af en energistråle en eller flere gange, og den reflekterede energi analyseres. Dæmpet total reflektionsspektroskopi og den relaterede teknik kaldet frustreret multiple intern reflektionsspektroskopi bruges til at analysere belægninger og uigennemsigtige væsker.

Dette er en mikrobølge-teknik baseret på opdeling af elektroniske energifelter i et magnetfelt. Det bruges til at bestemme strukturer af prøver, der indeholder uparrede elektroner.

Der er flere typer elektronspektroskopi, alle forbundet med måling af ændringer i elektroniske energiniveauer.

Dette er en familie af spektroskopiske teknikker, hvor prøven bestråles af alle relevante bølgelængder samtidigt i en kort periode. Absorptionsspektret opnås ved anvendelse af matematisk analyse på det resulterende energimønster.

Gamma stråling er energikilden i denne type spektroskopi, der inkluderer aktiveringsanalyse og Mossbauer-spektroskopi.

Et substans infrarøde absorptionsspektrum kaldes undertiden dets molekylære fingeraftryk. Selvom det ofte bruges til at identificere materialer, kan infrarød spektroskopi også bruges til at kvantificere antallet af absorberende molekyler.

Absorptionsspektroskopi, fluorescensspektroskopi, Ramanspektroskopi og overfladeforbedret Raman-spektroskopi bruger ofte laserlys som en energikilde. Laserspektroskopier giver information om samspillet mellem sammenhængende lys og stof. Laserspektroskopi har generelt høj opløsning og følsomhed.

En massespektrometerkilde producerer ioner. Information om en prøve kan fås ved analyse af spredningen af ​​ioner, når de interagerer med prøven, generelt ved hjælp af forholdet mellem masse og ladning.

I denne type spektroskopi kodes hver optisk bølgelængde, der er optaget, med en lydfrekvens, der indeholder den originale information om bølgelængden. En bølgelængdeanalysator kan derefter rekonstruere det originale spektrum.

Ramanspredning af lys med molekyler kan bruges til at give information om en prøves kemiske sammensætning og molekylstruktur.

Denne teknik involverer excitation af indre elektroner fra atomer, der kan ses som røntgenoptagelse. Et røntgenfluorescensemissionsspektrum kan produceres, når en elektron falder fra en højere energitilstand til den ledige stilling, der er skabt af den absorberede energi.