Espektrometroa tresna zientifiko bat da, erradiazio elektromagnetikoen espektroa aztertzeko erabiltzen dena, erradiazioen espektro bat bistaratu dezake espektrografo gisa argiaren intentsitatearen banaketa uhin-luzerari dagokionez (y-ardatza intentsitatea da, x-ardatza uhin-luzera da. /argiaren maiztasuna).Argia bere osagaien uhin-luzeretan bereizten da espektrometroaren barnean, izpi-zatitzaileen bidez bereizita, prisma errefraktiboak edo difrakzio-sareak izan ohi direnak. 1. irudia.
1. irudia Bonbilaren eta eguzki-argiaren espektroa (ezkerrean), sarearen eta prismaren izpiaren zatiketaren printzipioa (eskuinean)
Espektrometroek zeresan handia dute erradiazio optikoen gama zabala neurtzeko, dela argi-iturri baten igorpen-espektroa zuzenean aztertuz, dela material batekin elkarreraginaren ondoren argiaren isla, xurgapena, transmisioa edo sakabanatzea aztertuz.Argia eta materia elkarrekintzaren ondoren, espektroak espektro-eremu jakin batean edo uhin-luzera zehatz batean aldaketak jasaten ditu, eta substantziaren propietateak kualitatiboki edo kuantitatiboki aztertu daitezke espektroaren aldaketaren arabera, hala nola, analisi biologiko eta kimikoaren arabera. odolaren eta disoluzio ezezagunaren konposizioa eta kontzentrazioa, eta materialen molekularen, egitura atomikoaren eta elementuen konposizioaren analisia 2. irudia.
2. irudia Olio mota ezberdinen infragorrien xurgapen-espektroak
Jatorriz fisika, astronomia, kimika ikertzeko asmatua, gaur egun espektrometroa tresna garrantzitsuenetako bat da arlo askotan, hala nola ingeniaritza kimikoa, materialen analisia, astronomia zientzia, diagnostiko medikoa eta biosententzia.XVII. mendean, Isaac Newton-ek argia kolore-banda jarraituan banatzeko gai izan zen argi zuri-sorta bat prisma batetik igaroz eta "Spectrum" hitza erabili zuen lehen aldiz emaitza hauek deskribatzeko 3. irudia.
3. irudia Isaac Newtonek prisma batekin aztertzen du eguzki-argiaren espektroa.
mendearen hasieran, Joseph von Fraunhofer (Franchofer) zientzialari alemaniarrak, prismekin, difrakzio-zirrikituekin eta teleskopioekin konbinatuta, zehaztasun eta zehaztasun handiko espektrometro bat egin zuen, eguzki-igorpenen espektroa aztertzeko erabiltzen zena. 4. irudia. lehen aldiz ikusi zuen eguzkiaren zazpi koloreko espektroa ez dela etengabea, baizik eta lerro ilun batzuk dituela (600 lerro diskretu baino gehiago) gainean, "Frankenhofer lerro famatua" bezala ezagutzen dena.A, B, C…H lerro hauetatik bereizten dena izendatu zuen eta B eta H arteko 574 lerro zenbatu zituen, eguzki-espektroko elementu ezberdinen xurgapenari dagozkionak. 5. irudia. Aldi berean, Fraunhofer ere izan zen. lehenik, difrakzio-sare bat erabili lerro-espektroak lortzeko eta lerro espektralen uhin-luzera kalkulatzeko.
4. irudia. Espektrometro goiztiarra, gizakiarekin ikusita
5. irudia Fraun Whaffe lerroa (lerro iluna zintan)
6. irudia Eguzki-espektroa, Fraun Wolfel lerroari dagokion zati ahurra
mendearen erdialdean, Kirchhoff eta Bunsen fisikari alemaniarrek elkarrekin lan egin zuten Heidelberg-eko Unibertsitatean, eta Bunsen-ek diseinatu berri duen su-erremintarekin (Bunsen erregailua) eta lehen analisi espektrala egin zuten produktu kimiko ezberdinen espektro-lerro espezifikoei erreparatuz. (gatzak) Bunsen erregailuaren sugarra botata pikua.7. Espektroak behatuz elementuen azterketa kualitatiboaz gauzatu ziren, eta 1860an zortzi elementuren espektroen aurkikuntza argitaratu zuten, eta elementu horien existentzia zehaztu zuten hainbat konposatu naturaletan.Haien aurkikuntzak espektroskopia-kimika analitikoko adar garrantzitsu bat sortzea ekarri zuen: analisi espektroskopikoa.
7. irudia Suaren erreakzioa
mendeko 20ko hamarkadan, CV Raman fisikari indiarrak disoluzio organikoetan argiaren eta molekulen dispertsio ez-elastikoaren efektua ezagutzeko espektrometroa erabili zuen.Argi intzidentea argiarekin elkarreragin ondoren energia handiagoa eta txikiagoarekin barreiatzen zela ikusi zuen, beranduago Raman dispertsioa deritzona 8. irudia. Argi-energiaren aldaketak molekulen mikroegitura ezaugarritzen du, beraz, Raman sakabanaketa espektroskopia oso erabilia da materialetan, medikuntzan, kimikoan. eta beste industria batzuk substantzien mota eta egitura molekularra identifikatu eta aztertzeko.
8. irudia Energia desplazatzen da argiak molekulen elkarreragin ondoren
mendearen 30eko hamarkadan, Beckman doktore estatubatuarrak espektro ultramoreen xurgapena uhin-luzera bakoitzean bereizita neurtzea proposatu zuen lehenengoz, xurgapen espektro osoa mapatzeko, eta horrela disoluzioko produktu kimikoen mota eta kontzentrazioa agerian utziz.Transmisioaren xurgapen argiaren bide hau argi iturriak, espektrometroak eta laginak osatzen dute.Gaur egungo disoluzioaren konposizioaren eta kontzentrazioen detekzio gehiena transmisio-xurgapen-espektro horretan oinarritzen da.Hemen, argi-iturria laginaren gainean banatzen da eta prisma edo sareta eskaneatzen da uhin-luzera desberdinak lortzeko 9. irudia.
9. irudia Xurgantzia detektatzeko printzipioa -
mendeko 40ko hamarkadan, detekzio zuzeneko lehen espektrometroa asmatu zen, eta lehen aldiz, PMT tutu fotobiderkatzaileak eta gailu elektronikoek gizakiaren begien behaketa edo argazki-film tradizionala ordezkatu zuten, uhin-luzeraren aurkako intentsitate espektrala zuzenean irakur zezakeen. 10. Horrela, espektrometroa tresna zientifiko gisa nabarmen hobetu da erabilera-erraztasunari, neurketa kuantitatiboari eta sentikortasunari dagokionez denbora-tartean.
10. irudia Hodi fotobiderkatzailea
mendearen erdialdetik amaierara, espektrometroen teknologiaren garapena material optoelektronikoen eta gailu erdieroaleen garapenetik bereizezina zen.1969an, Bell Labs-eko Willard Boyle eta George Smith-ek CCD (Charge-Coupled Device) asmatu zuten, gero Michael F. Tompsett-ek 1970eko hamarkadan hobetu eta irudien aplikazioetan garatu zuena.Willard Boyle-k (ezkerrean), George Smith-ek irabazi zuen Nobel Saria jaso zuen CCD-a asmatzeagatik (2009) 11. irudia. 1980an, Japoniako NECeko Nobukazu Teranishi-k fotodiodo finko bat asmatu zuen, eta horrek asko hobetu zuen irudiaren zarata-erlazioa eta ebazpena.Geroago, 1995ean, NASAko Eric Fossum-ek CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) irudi-sentsorea asmatu zuen, antzeko CCD irudi-sentsoreek baino 100 aldiz energia gutxiago kontsumitzen duena eta ekoizpen kostu askoz txikiagoa duena.
11. irudia Willard Boyle (ezkerrean), George Smith eta haien CCD (1974)
mendearen amaieran, erdieroale optoelektronikoen txip prozesatzeko eta fabrikatzeko teknologiaren etengabeko hobekuntzarekin, batez ere array CCD eta CMOS espektrometroen aplikazioarekin 12. Irudia, posible bihurtzen da esposizio bakarrean espektro sorta osoa lortzea.Denboraren poderioz, espektrometroek erabilera zabala aurkitu dute aplikazio ugaritan, besteak beste, koloreen detekzioa/neurketa, laser uhin-luzeraren analisia eta fluoreszentzia-espektroskopia, LED-a sailkatzea, irudiak eta argiztapena hautemateko ekipoak, fluoreszentzia-espektroskopia, Raman espektroskopia eta abar. .
12. irudia Hainbat CCD txip
XXI.mendean, espektrometro mota ezberdinen diseinu eta fabrikazio teknologia pixkanaka heldu eta egonkortu egin da.Bizitzako esparru guztietan espektrometroen eskaera gero eta handiagoa dela eta, espektrometroen garapena azkarragoa eta industriaren espezifikoa bihurtu da.Ohiko parametro optikoen adierazleez gain, industria ezberdinek bolumenaren tamaina, software funtzioak, komunikazio interfazeak, erantzun-abiadura, egonkortasuna eta baita espektrometroen kostuak ere, espektrometroaren garapena dibertsifikatuago bihurtuz.
Argitalpenaren ordua: 2023-11-28