Spéktrométer nyaéta alat ilmiah, dipaké pikeun nganalisis spéktrum radiasi éléktromagnétik, éta bisa mintonkeun spéktrum radiasi salaku spéktrograf ngalambangkeun distribusi inténsitas cahaya nu aya kaitannana ka panjang gelombang (sumbu-y nyaéta inténsitas, sumbu-x nyaéta panjang gelombang. /frékuénsi cahaya).Cahayana béda-béda dipisahkeun kana panjang gelombang konstituén na di jero spéktrométri ku pamisahan sinar, anu biasana prisma réfraktif atanapi gratings difraksi Gbr. 1.
Gbr. 1 Spéktrum bohlam lampu sareng cahya panonpoé (kénca), prinsip pamisahan sinar tina kisi sareng prisma (katuhu)
Spektrométer maénkeun peran penting dina ngukur rentang lega radiasi optik, naha ku cara mariksa langsung spéktrum émisi tina sumber cahaya atawa ku analisa pantulan, nyerep, transmisi, atawa paburencay cahaya sanggeus interaksi na jeung hiji bahan.Saatos interaksi cahaya sareng materi, spéktrum ngalaman parobihan dina kisaran spéktral anu tangtu atanapi panjang gelombang khusus, sareng sipat zat tiasa dianalisis sacara kualitatif atanapi kuantitatif dumasar kana parobahan spéktrum, sapertos analisis biologis sareng kimia. komposisi jeung konsentrasi getih jeung solusi kanyahoan, sarta analisis molekul, struktur atom jeung komposisi unsur bahan Gbr. 2.
Gbr. 2 spéktra nyerep infrabeureum tina tipena béda minyak
Asalna diciptakeun pikeun diajar fisika, astronomi, kimia, spéktrométer ayeuna mangrupikeun salah sahiji alat anu paling penting dina sababaraha widang sapertos rékayasa kimia, analisis bahan, élmu astronomi, diagnostik médis, sareng biosensing.Dina abad ka-17, Isaac Newton bisa meulah cahaya jadi pita warna kontinyu ku ngalirkeun sinar bodas ngaliwatan prisma sarta ngagunakeun kecap "Spectrum" pikeun kahiji kalina pikeun ngajelaskeun hasil ieu Gbr. 3.
Gbr. 3 Isaac Newton ngulik spéktrum cahaya panonpoe ku prisma.
Dina awal abad ka-19, élmuwan Jérman Joseph von Fraunhofer (Franchofer), digabungkeun jeung prisma, slits difraksi jeung teleskop, dijieun spéktrométer kalawan precision tinggi jeung akurasi, nu ieu dipaké pikeun nganalisis spéktrum émisi surya Gbr 4. Anjeunna. observasi pikeun kahiji kalina yén spéktrum panonpoé urang tujuh-warna teu kontinyu, tapi ngabogaan sajumlah garis poék (leuwih 600 garis diskrit) eta, dipikawanoh salaku kawentar "Frankenhofer garis".Anjeunna namina anu paling béda tina garis ieu A, B, C…H sareng anjeunna ngitung sababaraha 574 garis antara B sareng H anu pakait sareng nyerep elemen anu béda dina spéktrum surya Gbr. 5. Dina waktos anu sami, Fraunhofer ogé kahiji ngagunakeun kisi difraksi pikeun meunangkeun spéktrum garis jeung keur ngitung panjang gelombang garis spéktral.
Gbr 4. Hiji spéktrométer mimiti, ditempo ku manusa
Gbr. 5 Garis Fraun Whaffe (garis poék dina pita)
Gbr. 6 spéktrum surya, kalawan porsi kerung pakait jeung garis Fraun Wolfel
Dina pertengahan abad ka-19, fisikawan Jérman Kirchhoff jeung Bunsen, digawé babarengan di Universitas Heidelberg, sarta kalawan alat seuneu anyar dirancang Bunsen (nu Bunsen burner) jeung ngalakukeun analisa spéktral munggaran ku nyatet garis spéktral husus tina bahan kimia béda. (uyah) sprinkled kana Bunsen burner seuneu Gbr.7. Aranjeunna ngawujudkeun ujian kualitatif unsur ku observasi spéktra, sarta dina 1860 diterbitkeun kapanggihna spéktrum dalapan unsur, sarta nangtukeun ayana unsur ieu dina sababaraha sanyawa alam.Papanggihan maranéhna ngakibatkeun kreasi cabang penting tina spéktroskopi kimia analitik: analisis spéktroskopi
Gbr.7 Réaksi seuneu
Dina 20-an abad ka-20, fisikawan India CV Raman ngagunakeun spéktrométer pikeun manggihan pangaruh paburencay inelastis cahaya jeung molekul dina leyuran organik.Anjeunna niténan yén kajadian cahaya sumebar kalawan énergi luhur jeung handap sanggeus interacting jeung cahaya, nu engké disebut Raman scattering Gbr 8. Parobahan énergi cahaya characterizes mikrostruktur molekul, jadi Raman scattering spéktroskopi loba dipaké dina bahan, ubar, kimiawi. jeung industri lianna pikeun ngaidentipikasi jeung nganalisis tipe molekular jeung struktur zat.
Gbr. 8 Énergi robah sanggeus cahaya berinteraksi jeung molekul
Dina 30-an abad ka-20, élmuwan Amérika Dr. Beckman mimiti ngusulkeun pikeun ngukur nyerep spéktrum ultraviolét dina unggal panjang gelombang sacara misah pikeun memetakan spéktrum nyerep lengkep, ku kituna ngungkabkeun jinis sareng konsentrasi bahan kimia dina larutan.Jalur cahaya nyerep transmisi ieu diwangun ku sumber cahaya, spéktrométer, sareng sampel.Paling komposisi solusi ayeuna sareng deteksi konsentrasi dumasar kana spéktrum nyerep transmisi ieu.Di dieu, sumber cahaya dibeulah onto sampel sarta prisma atawa grating discan pikeun ménta panjang gelombang béda Gbr. 9.
Gbr.9 Prinsip Deteksi Absorbansi –
Dina 40s abad ka-20, spéktrométer deteksi langsung munggaran diciptakeun, sareng pikeun kahiji kalina, tabung photomultiplier PMT sareng alat éléktronik ngagentos observasi panon manusa tradisional atanapi pilem fotografik, anu tiasa langsung maca inténsitas spéktral ngalawan panjang gelombang Gbr. 10. Ku kituna, spéktrométer salaku alat ilmiah geus nyata ningkat dina hal betah pamakéan, pangukuran kuantitatif, sarta sensitipitas ngaliwatan periode waktu.
Gbr 10 tube Photomultiplier
Dina pertengahan abad ka-20, pamekaran téknologi spéktrométer teu tiasa dipisahkeun tina pamekaran bahan sareng alat semikonduktor optoeléktronik.Dina 1969, Willard Boyle jeung George Smith ti Bell Labs nimukeun CCD (Charge-Coupled Device), nu ieu lajeng ningkat jeung dimekarkeun jadi aplikasi Imaging ku Michael F. Tompsett dina 1970s.Willard Boyle (kénca), George Smith meunang anu meunang Hadiah Nobel pikeun penemuan maranéhanana CCD (2009) ditémbongkeun Gbr. 11. Dina 1980, Nobukazu Teranishi of NEC di Jepang nimukeun hiji photodiode tetep, nu greatly ningkat rasio noise gambar jeung resolusi.Engké, taun 1995, Eric Fossum NASA nimukeun sénsor gambar CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), nu meakeun kakuatan 100 kali leuwih saeutik ti sénsor gambar CCD nu sarupa jeung biaya produksina leuwih handap.
Gbr. 11 Willard Boyle (kénca), George Smith jeung CCD maranéhanana (1974)
Dina ahir abad ka-20, perbaikan lumangsung semikonduktor optoelectronic chip processing jeung téhnologi manufaktur, utamana ku aplikasi tina Asép Sunandar Sunarya Asép Sunandar Sunarya na CMOS dina spéktrométer Gbr. 12, janten mungkin pikeun ménta rentang pinuh spéktra dina paparan tunggal.Leuwih waktos, spéktrométer geus kapanggih pamakéan éksténsif dina rupa-rupa aplikasi, kaasup tapi teu diwatesan ku deteksi warna / pangukuran, analisis panjang gelombang laser, sarta spéktroskopi fluoresensi, asihan LED, Imaging jeung alat sensing cahaya, spéktroskopi fluoresensi, spéktroskopi Raman, sarta leuwih. .
Gbr. 12 Rupa-rupa chip CCD
Dina abad ka-21, desain sareng téknologi manufaktur rupa-rupa spéktrométer laun-laun dewasa sareng stabil.Kalayan paningkatan paménta spéktrométer dina sagala widang kahirupan, pamekaran spéktrométer janten langkung gancang sareng spésifik industri.Salian indikator parameter optik konvensional, industri béda geus ngaropéa sarat tina ukuran volume, fungsi software, interfaces komunikasi, speed respon, stabilitas, komo waragad spectrometers, sahingga ngembangkeun spéktrométer jadi leuwih diversified.
waktos pos: Nov-28-2023