СПЕКТРОСКОПИЯ

Спектроскопия

Спектроскопия - изучение спектров, которые возникают при взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. С ее помощью можно получить информацию о структуре атомов и молекул, химическом составе вещества, его температуре и плотности, а также наличии магнитного поля и его напряженности.

Развитие спектроскопии как науки

Начало спектроскопии положил Исаак Ньютон, когда в 1666 году он впервые с помощью стеклянной призмы наблюдал разложение солнечного света на спектры. Тогда это явление он назвал оптикой. Результаты исследований в области света легли в основу его лекций в Кэмбриджском университете и трактата об оптике. Однако работа Ньютона подверглась нападкам со стороны научного сообщества, и ему пришлось исследования света на какое-то время оставить. Именно Исааку Ньютону современная наука обязана словом «спектр».

В 1801 году английский ученый Томас Юнг предложил рассматривать спектральные цветовые компоненты как волны с различной длиной волны. А годом позже другой английский физик Уильям Волластон обнаружил линии поглощения, но большого значения им не предал и определил их в качестве «границы цветов». И только спустя 10 лет немецкий физик Йозеф Фраунгофер их не только подробно изучил, но и установил, что они являются природной характеристикой солнечного цвета. Настоящий прорыв  сделали химик Роберт Бунзен и физик Густав Кирхгоф, совместно разработав стандартный прибор для анализа спектров элементов. Они смогли установить, что атом химического элемента может излучать и поглощать свет одной и той же частоты. Именно это и положило начало спектральному анализу.

В дальнейшем исследования в области света углублялись, и к середине XX века сформировались основные принципы спектрального анализа, который получил широкое распространение в научной практике и промышленном анализе.

Устройство спектрометра

Спектры электромагнитного излучения изучаются специальным спектрографическим оборудованием: спектрометрами, спектрофотометрами, спектрографами, масс-спектрометрами, спектральными анализаторами. Широкое распространение получили спектрометры. В настоящее время существует огромное количество спектрометров, отличающихся техническими характеристиками, конструкцией и стоимостью. Однако все они имеют схожий принцип работы, который относительно прост в техническом исполнении. В состав их конструкции, как правило, входят следующие узлы:

• осветительный элемент включает источник света, диафрагму, конденсорную линзу или зеркало.
• оптическое устройство состоит из коллиматора, через который проходит световой поток. Преломление и разложение светового луча происходит через призму или дифракционную решетку.
  
• регистрирующий узел состоит из окуляра или фотопластинки, либо фотоприемника.

Методы спектроскопии

Исходя из того, что электромагнитное излучение (свет) взаимодействует с исследуемым объектом как на атомном, так и на молекулярном уровнях, принято различать атомную и молекулярную спектроскопию. Атомная спектроскопия представлена следующими аналитическими методами:

• атомно-абсорбционный метод основан на поглощении энергии света атомом в основном состоянии с дальнейшим его переходом в возбужденное состояние;
• атомно-эмисионный метод подразумевает термическое воздействие на атомы, которые, переходя в возбужденное состояние, испускают электромагнитное излучение;
• атомно-флуоресцентный метод представляет собой комбинацию поглощения и излучения. Для этого исследуемый объект превращают в пар и подвергают излучению для возбуждения флуоресценции;
• рентгеновский метод основан на переходе атомов возбужденное состояние путем бомбардировки их электронами с дальнейшим их облучением рентгеновскими лучами.

Молекулярная спектроскопия изучает состояние молекул вещества на электронном, колебательном и вращательных уровнях. Это позволяет исследовать молекулярную структуру вещества. Существуют следующие методы молекулярной спектроскопии:

• ультрафиолетовая (электронная) спектроскопия изучает поглощение и испускание света веществами в ультрафиолетовой области;
• инфракрасный метод изучает поглощение, испускание и отражение света в инфракрасной области;
• спектроскопия комбинационного рассеяния света (Рамановская) изучает взаимодействие неупругого света (рассеянного) с веществом, позволяя определить вибрационное состояние молекул;
• ядерный магнитный резонанс представляет собой резонансное поглощение электромагнитной энергии парамагнитной системой атомных ядер, находящихся в постоянном магнитном поле;
• электронный парамагнитный резонанс заключается в резонансном поглощении электромагнитного излучения веществами, содержащих парамагнитные частицы;
• масс-спектрометрия основана на ионизации вещества в электрическом или магнитном полях с дальнейшим разделением полученных ионов в зависимости от отношения массы к заряду. 

 Области применения спектрального анализа

• химия и нефтехимия
• металлургия
• геология
• материаловедение и нанотехнологии
• экология
• фармацевтика и биофармацевтика
• медицина
• криминалистика
• пищевая промышленность
• сельское хозяйство
• биотехнология и геномика
• полупроводниковая промышленность
• астрономия

Вы можете купить оборудование для спектроскопии в Москве в нашей компании по наименьшей цене.