Что такое спектроскопический анализатор?

Что такое спектроскопический анализатор?

Спектроскопический анализатор — это универсальный аналитический прибор, используемый для исследования спектра света, испускаемого или поглощаемого веществами. Эти устройства обычно состоят из источника света, спектроскопической секции, секции образца и детектора.

Спектроскопические анализаторы классифицируются на основе их источника света и рабочего механизма. Известные типы включают ультрафиолетово-видимые спектрофотометры (UV-Vis), инфракрасные спектрофотометры (IR), атомно-эмиссионные спектрометры с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES), атомно-абсорбционные спектрометры (AAS), флуоресцентные рентгеновские спектрометры (XRF) и рентгеновские фотоэлектронные спектрометры (XPS). Каждый прибор служит определенным аналитическим целям благодаря своим различным возможностям.

Эти анализаторы являются незаменимыми инструментами как для качественного, так и для количественного анализа образцов в различных областях, включая исследования, контроль качества и химический анализ.

Типы спектроскопических анализаторов

Спектроскопические анализаторы могут определять свет, излучаемый или поглощаемый веществами, что позволяет проводить широкий спектр анализов. Вот шесть типичных типов спектроскопических анализаторов:

1. Ультрафиолетово-видимый спектрофотометр (UV-Vis)

Этот прибор использует источники ультрафиолетового или видимого света для исследования света, прошедшего через материал или отраженного от него. Он облегчает качественный и количественный анализ компонентов образца.

2. Инфракрасный спектрофотометр (ИК)

ИК-спектрофотометры используют инфракрасные источники света для изучения света, прошедшего через материалы или отраженного от них. Они используются для оценки молекулярных структур и проведения количественного анализа компонентов образца.

3. Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС)

Это устройство обнаруживает люминесценцию, генерируемую при введении образца в индуктивно связанную плазму. Оно обеспечивает исключительную чувствительность и идеально подходит для качественного и количественного анализа следовых элементов.

4. Атомно-абсорбционный спектрометр (AAS)

Приборы AAS выполняют качественный и количественный анализ следовых элементов, измеряя поглощение атомами определенных длин волн света.

5. Рентгенофлуоресцентный анализатор (XRF)

Анализаторы XRF проводят элементный анализ материалов, используя рентгеновские лучи в качестве источника света. Они определяют качественные и количественные характеристики, наблюдая флуоресцентные рентгеновские лучи, характерные для каждого элемента.

6. Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр (XPS)

Устройства XPS используют мягкие рентгеновские лучи в качестве источника света для сбора информации об атомах и молекулах на поверхности твердого материала.

Спектроскопический анализ

Спектроскопический анализ включает в себя изучение свойств вещества путем освещения его светом и наблюдения за его реакцией на свет. Основной принцип этого анализа заключается в том, что материалы взаимодействуют со светом определенным образом, что позволяет нам собирать информацию о них.

Например, когда свет освещает вещество, он может поглощаться, отражаться или испускаться на определенных длинах волн. Спектрометры предназначены для захвата и анализа этих взаимодействий. Изучая полученные данные, можно извлечь различные типы информации, включая качественный и количественный анализ образцов, оценку молекулярной структуры и оценку свойств материала.

Ключевые примеры включают в себя:

• Оценка электронных состояний молекул с использованием ультрафиолетового и видимого диапазонов длин волн.
• Определение атомных и молекулярных расположений на поверхности твердых тел с использованием рентгеновских спектров.
• Анализ колебательных состояний между атомами в органических соединениях с помощью инфракрасных спектров.

Спектр в спектроскопическом анализе

В спектроскопическом анализе спектр является важнейшим элементом, который предоставляет материальную информацию. Он получается путем регистрации интенсивности света на различных длинах волн с помощью спектрометра. Результирующий спектр состоит из пиков и впадин, каждый из которых имеет определенное значение в зависимости от типа используемого спектрометра.

1. УФ-видимый спектрофотометр

Спектр часто выглядит как кривая в форме горы, с пиками, указывающими длины волн, на которых электроны переходят в возбужденное состояние.

2. Инфракрасный спектрофотометр

Инфракрасный спектр может демонстрировать как широкие пики, так и четкие линии. Наличие определенных пиков выявляет колебания между атомами в органических соединениях.

3. Спектрометр эмиссии индуктивно связанной плазмы

Этот прибор обнаруживает люминесценцию, испускаемую при воздействии на образец индуктивно связанной плазмы. Испускаемая энергия, преобразованная в длины волн, отображается в виде пиков в спектре.

4. Спектрометр атомной абсорбции

Спектрометры атомной абсорбции определяют определенные длины волн света, поглощаемого атомами в основном неорганических веществ. Эти поглощенные длины волн видны в виде пиков в спектре.

5. Анализатор рентгенофлуоресценции

Подобно люминесценции, анализаторы рентгенофлуоресценции регистрируют длины волн флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых, когда электроны возвращаются в свое основное состояние после рентгеновского облучения, представляя пики в спектре.

6. Рентгеновский фотоэлектронный спектрометр

Приборы XPS используют мягкое рентгеновское излучение для ионизации атомов или молекул на твердой поверхности, а энергия испускаемых электронов регистрируется в виде пиков в спектре.