Wissenschaft

Spektroskopie Einführung

Die Spektroskopie ist eine Technik, bei der die Wechselwirkung von Energie mit einer Probe zur Durchführung einer Analyse verwendet wird.

 

Spektrum

Die aus der Spektroskopie gewonnenen Daten werden als Spektrum bezeichnet. Ein Spektrum ist eine Auftragung der Intensität der erfassten Energie gegen die Wellenlänge (oder Masse oder Impuls oder Frequenz usw.) der Energie.

 

Welche Informationen werden erhalten?

Ein Spektrum kann verwendet werden, um Informationen über atomare und molekulare Energieniveaus, molekulare Geometrien. chemische Bindungen. Wechselwirkungen von Molekülen und verwandte Prozesse zu erhalten. Oft werden Spektren verwendet, um die Komponenten einer Probe zu identifizieren (qualitative Analyse). Spektren können auch verwendet werden, um die Materialmenge in einer Probe zu messen (quantitative Analyse).

 

Welche Instrumente werden benötigt?

Zur Durchführung der spektroskopischen Analyse werden mehrere Instrumente verwendet. Im einfachsten Sinne erfordert die Spektroskopie eine Energiequelle (üblicherweise einen Laser, dies kann jedoch eine Ionenquelle oder eine Strahlungsquelle sein) und eine Vorrichtung zum Messen der Änderung der Energiequelle nach deren Wechselwirkung mit der Probe (häufig ein Spektrophotometer oder Interferometer). .

 

Arten der Spektroskopie

Es gibt so viele verschiedene Arten der Spektroskopie wie es Energiequellen gibt! Hier sind einige Beispiele:

 

Astronomische Spektroskopie

Energie von Himmelsobjekten wird verwendet, um ihre chemische Zusammensetzung, Dichte, Druck, Temperatur, Magnetfelder, Geschwindigkeit und andere Eigenschaften zu analysieren. Es gibt viele Energiearten (Spektroskopien), die in der astronomischen Spektroskopie verwendet werden können.

 

Atomabsorptionsspektroskopie

Die von der Probe absorbierte Energie wird zur Beurteilung ihrer Eigenschaften verwendet. Manchmal führt absorbierte Energie dazu, dass Licht aus der Probe freigesetzt wird, das mit einer Technik wie der Fluoreszenzspektroskopie gemessen werden kann.

 

Abgeschwächte Totalreflexionsspektroskopie

Dies ist die Untersuchung von Substanzen in dünnen Filmen oder auf Oberflächen. Die Probe wird ein- oder mehrmals von einem Energiestrahl durchdrungen und die reflektierte Energie analysiert. Die abgeschwächte Totalreflexionsspektroskopie und die damit verbundene Technik, die als frustrierte Mehrfachreflexionsspektroskopie bezeichnet wird, werden zur Analyse von Beschichtungen und opaken Flüssigkeiten verwendet.

 

Elektronenparamagnetische Spektroskopie

Dies ist eine Mikrowellentechnik, die auf der Aufteilung elektronischer Energiefelder in ein Magnetfeld basiert. Es wird verwendet, um Strukturen von Proben zu bestimmen, die ungepaarte Elektronen enthalten.

 

Elektronenspektroskopie

Es gibt verschiedene Arten der Elektronenspektroskopie, die alle mit der Messung von Änderungen der elektronischen Energieniveaus verbunden sind.

 

Fourier-Transformationsspektroskopie

Dies ist eine Familie von spektroskopischen Techniken, bei denen die Probe für einen kurzen Zeitraum gleichzeitig von allen relevanten Wellenlängen bestrahlt wird . Das Absorptionsspektrum wird durch Anwendung einer mathematischen Analyse auf das resultierende Energiemuster erhalten.

 

Gammastrahlenspektroskopie

Gammastrahlung ist die Energiequelle bei dieser Art von Spektroskopie, einschließlich Aktivierungsanalyse und Mossbauer-Spektroskopie.

 

Infrarot-Spektroskopie

Das Infrarot-Absorptionsspektrum einer Substanz wird manchmal als molekularer Fingerabdruck bezeichnet. Obwohl häufig zur Identifizierung von Materialien verwendet, kann die Infrarotspektroskopie auch zur Quantifizierung der Anzahl absorbierender Moleküle verwendet werden.

 

Laserspektroskopie

Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, Raman-Spektroskopie und oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie verwenden üblicherweise Laserlicht als Energiequelle. Laserspektroskopie liefert Informationen über die Wechselwirkung von kohärentem Licht mit Materie. Die Laserspektroskopie weist im Allgemeinen eine hohe Auflösung und Empfindlichkeit auf.

 

Massenspektrometer

Eine Massenspektrometerquelle erzeugt Ionen. Informationen über eine Probe können erhalten werden, indem die Dispersion von Ionen analysiert wird, wenn sie mit der Probe interagieren, im Allgemeinen unter Verwendung des Masse-Ladungs-Verhältnisses.

 

Multiplex- oder frequenzmodulierte Spektroskopie

Bei dieser Art der Spektroskopie wird jede aufgezeichnete optische Wellenlänge mit einer Audiofrequenz codiert, die die ursprüngliche Wellenlängeninformation enthält. Ein Wellenlängenanalysator kann dann das ursprüngliche Spektrum rekonstruieren.

 

Raman-Spektroskopie

Die Raman-Streuung von Licht durch Moleküle kann verwendet werden, um Informationen über die chemische Zusammensetzung und die Molekülstruktur einer Probe bereitzustellen.

 

Röntgenspektroskopie

Diese Technik beinhaltet die Anregung innerer Elektronen von Atomen, was als Röntgenabsorption angesehen werden kann. Ein Röntgenfluoreszenzemissionsspektrum kann erzeugt werden, wenn ein Elektron aus einem Zustand höherer Energie in die durch die absorbierte Energie erzeugte Leerstelle fällt.

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