Vad är spektroskopi?

Spektroskopi är en teknik som använder interaktion av energi med ett prov för att utföra en analys.

Data som erhålls från spektroskopi kallas a spektrum. Ett spektrum är ett diagram över intensiteten hos energi detekteras mot våglängden (eller massa eller fart eller frekvens, etc.) för energin.

Ett spektrum kan användas för att få information om atomära och molekylära energinivåer, molekylära geometrier, kemiska bindningar, interaktioner mellan molekyler och relaterade processer. Ofta används spektra för att identifiera komponenterna i ett prov (kvalitativ analys). Spektra kan också användas för att mäta mängden material i ett prov (kvantitativ analys).

Flera instrument används för att utföra spektroskopisk analys. I enklaste termer kräver spektroskopi en energikälla (vanligtvis en laser, men detta kan vara en jonkälla eller strålningskälla) och en anordning för att mäta förändringen i energikällan efter att den har interagerat med provet (ofta en spektrofotometer eller interferometer).

Det finns lika många olika typer av spektroskopi som det finns energikällor! Här är några exempel:

Energi från himmelsföremål används för att analysera deras kemiska sammansättning, densitet, tryck, temperatur, magnetfält, hastighet och andra egenskaper. Det finns många energityper (spektroskopier) som kan användas i astronomisk spektroskopi.

Energi som absorberas av provet används för att bedöma dess egenskaper. Ibland orsakar absorberad energi ljus från provet, vilket kan mätas med en teknik såsom fluorescensspektroskopi.

Detta är studien av ämnen i tunna filmer eller på ytor. Provet penetreras av en energistråle en eller flera gånger, och den reflekterade energin analyseras. Dämpad total reflektionsspektroskopi och den relaterade tekniken som kallas frustrerad multipel intern reflektionsspektroskopi används för att analysera beläggningar och ogenomskinliga vätskor.

Detta är en mikrovågsteknik baserad på uppdelning av elektroniska energifält i ett magnetfält. Det används för att bestämma strukturer för prover som innehåller oparade elektroner.

Det finns flera typer av elektronspektroskopi, alla förknippade med att mäta förändringar i elektroniska energinivåer.

Detta är en familj av spektroskopiska tekniker där provet bestrålas av alla relevanta våglängder samtidigt under en kort tid. Absorptionsspektrumet erhålls genom att använda matematisk analys på det resulterande energimönstret.

Gammastrålning är energikällan i denna typ av spektroskopi, som inkluderar aktiveringsanalys och Mossbauer-spektroskopi.

Ett ämnes infraröda absorptionsspektrum kallas ibland dess molekylära fingeravtryck. Även om de ofta används för att identifiera material, kan infraröd spektroskopi också användas för att kvantifiera antalet absorberande molekyler.

Absorptionsspektroskopi, fluorescensspektroskopi, Ramanspektroskopi och ytförstärkt Ramanspektroskopi använder vanligtvis laserljus som energikälla. Laserspektroskopier ger information om interaktionen mellan sammanhängande ljus och materien. Laserspektroskopi har i allmänhet hög upplösning och känslighet.

En masspektrometerkälla producerar joner. Information om ett prov kan erhållas genom att analysera spridningen av joner när de interagerar med provet, i allmänhet med användning av förhållandet mellan massa och laddning.

I denna typ av spektroskopi kodas varje optisk våglängd som spelas in med en ljudfrekvens som innehåller den ursprungliga våglängdsinformationen. En våglängdsanalysator kan sedan rekonstruera det ursprungliga spektrumet.

Ramans spridning av ljus med molekyler kan användas för att ge information om provets kemiska sammansättning och molekylstruktur.

Denna teknik involverar excitation av inre elektroner från atomer, som kan ses som röntgenabsorption. Ett röntgenfluorescensemissionsspektrum kan produceras när en elektron faller från ett högre energitillstånd till vakansen som skapas av den absorberade energin.