{"id":68438,"date":"2022-02-21T11:33:43","date_gmt":"2022-02-21T03:33:43","guid":{"rendered":"https:\/\/qvarz.com\/verstaendnis-von-lichtstreuenden-elementen-in-einem-spektrometer\/"},"modified":"2022-02-21T11:33:54","modified_gmt":"2022-02-21T03:33:54","slug":"verstaendnis-von-lichtstreuenden-elementen-in-einem-spektrometer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/qvarz.com\/de\/verstaendnis-von-lichtstreuenden-elementen-in-einem-spektrometer\/","title":{"rendered":"Verst\u00e4ndnis von lichtstreuenden Elementen in einem Spektrometer"},"content":{"rendered":"\n

Es ist eine bekannte Tatsache, dass gew\u00f6hnliches wei\u00dfes Licht aus einer Mischung verschiedener Wellenl\u00e4ngen oder Farben besteht. Wir alle kennen die verschiedenen Farben des Regenbogens, die eigentlich verschiedene Farben sind, die wei\u00dfes Licht enthalten. Wei\u00dfes Licht wird selten als solches in der spektroskopischen Analyse verwendet, obwohl eine sichtbare Lichtquelle eine \u00fcbliche Komponente eines UV-VIS-Spektrometers ist. Unbehandeltes wei\u00dfes Licht aus einer solchen Quelle liefert wenig n\u00fctzliche Informationen \u00fcber die chemische Zusammensetzung von Materialien.<\/p>\n\n

\"\"<\/figure>\n

Was ist ein Spektrometer?<\/strong><\/h4>\n\n

Ein Spektrometer ist ein Instrument, mit dem die Variation physikalischer Merkmale \u00fcber einen bestimmten Bereich gemessen wird, z. B. die Streuung von Licht. Es kann das Masse-Ladungs-Verh\u00e4ltnis-Spektrum in einem Massenspektrometer, die unterschiedlichen Kernresonanzfrequenzen in einem NMR-Spektrometer oder die Variation in der Emission und Absorption von Licht \u2013 mit einer Wellenl\u00e4nge in einem optischen Spektrometer \u2013 messen.<\/p>\n\n

Der gebr\u00e4uchlichste Spektrometertyp, der f\u00fcr die Forschung verwendet wird, ist optisch, wie die Streuung von Licht durch ein Prisma. Wenn jemand \u201eSpektrometer\u201c erw\u00e4hnt, ohne einen Qualifizierer hinzuzuf\u00fcgen, bezieht er sich normalerweise auf ein optisches Spektrometer.<\/p>\n\n

Wie funktioniert ein optisches Spektrometer?<\/strong><\/h4>\n\n

Das Ziel eines optischen Spektrometers, wie eines Prismenspektrometers, ist es, die Absorption, Streuung und Reflexion von Strahlung zusammen mit der Emission elektromagnetischer Strahlung von einer Probe zu messen; die Emission kann Phosphoreszenz, Fluoreszenz und Elektrolumineszenz umfassen.<\/p>\n\n

Die spektroskopische Analyse befasst sich mit der Beobachtung der elektromagnetischen Strahlung, die in den optischen Bereich des elektromagnetischen Spektrums f\u00e4llt; dies schlie\u00dft das Licht ein, das sich innerhalb der sichtbaren, ultravioletten und infraroten Wellenl\u00e4ngenbereiche eines Spektrums erstreckt.<\/p>\n\n

Um maximale Informationen zu erhalten, sollte die Lichtemission oder die Wechselwirkung als allgemeines Merkmal und als normale Funktion der Wellenl\u00e4nge angegeben werden. Wem es nicht auf den genauen Wellenl\u00e4ngenschnitt ankommt, der kann sich f\u00fcr kosteng\u00fcnstige Spektrometer entscheiden; Hier isolieren die optischen Filter die Wellenl\u00e4nge entsprechend der interessierenden Region. <\/p>\n\n

Wenn die genaue Wellenl\u00e4nge Priorit\u00e4t hat, sollten Sie ein dispersives Element verwenden, das es schafft, Licht in ein Erzeugungsspektrum und einzelne Wellenl\u00e4ngen zu trennen.<\/p>\n\n

Alle modernen Spektrometer beinhalten die Streuung von Licht, es ist ein Beugungsgitter, das destruktive und konstruktive Interferenz hat. Diese Interferenzen werden verwendet, um das polychromatische Licht r\u00e4umlich auf dem Gitter zu trennen.<\/p>\n\n

Ein Monochromator ist eine Einheit, die verwendet wird, um eine spezifische Lichtwellenl\u00e4nge von einer polychromatischen Lichtquelle auszuw\u00e4hlen; Beugungsgitter sind wesentliche Merkmale in einem Monochromator. Der Monochromator dreht das Beugungsgitter, um die Wellenl\u00e4nge zu manipulieren und zu \u00e4ndern, so dass sie ausgerichtet ist und durch den Ausgangsschlitz l\u00e4uft. <\/p>\n\n

Alle Spektralphotometer haben Anregungsmonochromatoren, sie werden zur Auswahl der gew\u00fcnschten Anregungswellenl\u00e4nge verwendet, um die Probe der Wei\u00dflichtquelle zu erreichen. Die Spektren werden gemessen, indem das Signal als Funktion der Anregungswellenl\u00e4nge ge\u00e4ndert und der Monochromator abgetastet wird.<\/p>\n\n

Es gibt zwei Ans\u00e4tze, die verwendet werden, um von einer Probe emittiertes Licht zu detektieren. Der erste Ansatz beinhaltet einen Emissionsmonochromator, er nimmt die Lichtquelle von einer Probe auf und der Monochromator w\u00e4hlt aus, welche Wellenl\u00e4nge den Detektor erreicht.<\/p>\n\n

Der zweite Ansatz umfasst das gleichzeitige Erfassen eines Spektrums von gestreutem Licht; Dies geschieht mit einem Array-Detektor, der als Spektrograph bezeichnet wird.<\/p>\n\n

Arten von optischen Spektrometern<\/strong><\/h3>\n\n

Nachdem Sie verstanden haben, was ein Spektrometer ist und welche Rolle es bei der Streuung von Licht spielt, k\u00f6nnen wir uns nun mit den verschiedenen Arten von Spektrometern, ihren grundlegenden Konstruktionen und ihren Aufgaben vertraut machen. Die drei \u00fcblichen Spektrometer umfassen Raman-Spektrometer, Spektrofluorometer und Spektrophotometer.<\/p>\n\n

Raman-Spektrometer<\/strong><\/h4>\n\n

Das Raman-Spektrometer wird zur spektroskopischen Analyse von Licht von einer Probe verwendet. Das wei\u00dfe Licht und die Anregung des Prismenmonochromators werden durch einen Laser ersetzt; Daf\u00fcr gibt es zwei Gr\u00fcnde.<\/p>\n\n

Erstens ist \u201eRaman\u201c ein Streueffekt und das Licht wird nicht von der Probe absorbiert. Daher ben\u00f6tigen Sie keine breitbandig abstimmbare Lichtquelle, um die Absorptionseigenschaften anzupassen. Zweitens ist der Raman-Effekt schw\u00e4cher als Fluoreszenz und Quellen, die einen hohen Photonenfluss enthalten.<\/p>\n\n

Spektrofluorometer<\/strong><\/h4>\n\n

Dies ist auch als Fluoreszenz-\/Photolumineszenz-Spektrometer bekannt und wird verwendet, um die Fluoreszenzemission einer Probe zu messen. Es besteht eine allgemeine Konvention, dass das Spektrofluorometer ein kompaktes Tischger\u00e4t ist und seine Gr\u00f6\u00dfe dem Spektrophotometer \u00e4hnelt. <\/p>\n\n

Die Anregungsseite dieses Ger\u00e4ts \u00e4hnelt dem Spektrophotometer, was bedeutet, dass es eine Wei\u00dflichtquelle und einen Anregungsmonochromator enth\u00e4lt. Die Bogenlampen werden als Lichtquelle verwendet, da sie einen gro\u00dfen Helligkeitsbereich haben, der n\u00fctzlich sein kann, um jede schwache Fluoreszenzemission zu messen.<\/p>\n\n

Spektrophotometer<\/strong><\/h4>\n\n

Dieser Begriff kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Werkzeugen zu beschreiben, die verwendet werden, um Licht zu messen, die genaue Definition h\u00e4ngt vom wissenschaftlichen Bereich oder der Branche ab. Der Begriff \u201eFoto\u201c wird f\u00fcr das Spektrometer verwendet, weil es bei der quantitativen Messung der Lichtintensit\u00e4t mit der Wellenl\u00e4nge hilft. <\/p>\n\n

Die \u00fcbliche Messung, die von diesem Instrument durchgef\u00fchrt wird, ist die Messung des Absorptionsprobenspektrums. Hier findet die Abtastung des Anregungsmonochromators statt, der auch die \u00c4nderung der Lichtintensit\u00e4t beim Durchgang durch eine Probe \u00fcberwacht.<\/p>\n\n

Verst\u00e4ndnis der Lichtstreuung in einem Spektrometer<\/strong><\/h4>\n\n

Der einfallende wei\u00dfe Lichtstrahl muss in seine einzelnen Wellenl\u00e4ngen zerlegt werden, bevor er relevante chemische Informationen \u00fcber die molekulare Struktur und Zusammensetzung von Materialien liefern kann. Die grundlegende Eigenschaft der maximalen Extinktion bei bestimmten Wellenl\u00e4ngen durch verschiedene chemische Einheiten ist die Grundlage der chemischen Absch\u00e4tzung in Routinelaboranalysen unter Verwendung der schnellen optischen spektroskopischen Analysetechniken.<\/p>\n\n

Prismen<\/h4>\n\n

Ein Prisma ist ein dreieckiger Glas- oder Quarzblock mit glatten, polierten Oberfl\u00e4chen, der verwendet wird, um den einfallenden Lichtstrahl in seine einzelnen Wellenl\u00e4ngen oder Farben zu zerlegen.<\/p>\n\n

Glas absorbiert Licht im UV-Bereich und wird nicht f\u00fcr Extinktionsstudien im Wellenl\u00e4ngenbereich von etwa 200\u2013350 nm Wellenl\u00e4ngenbereich verwendet. Andererseits kann Quarz sowohl im UV- als auch im sichtbaren Bereich verwendet werden. Obwohl Prismen ein preisg\u00fcnstigeres Dispersionsmedium bieten, leiden sie unter einer nichtlinearen Dispersion bei l\u00e4ngeren Wellenl\u00e4ngen, dh am oberen Ende im sichtbaren Bereich, beispielsweise von 600 \u2013 800 nm, und die gestreuten Wellenl\u00e4ngen scheinen dicht beieinander zu liegen<\/p>\n\n

Gitter<\/h4>\n\n

Gitter sind ebene Oberfl\u00e4chen, auf denen Rillen ge\u00e4tzt sind, und der Abstand zwischen den ge\u00e4tzten Rillen oder Linien liegt in der Gr\u00f6\u00dfenordnung der Wellenl\u00e4ngen des zu zerstreuenden Lichts. Die Gitter sind kostspieliger als Prismen, bieten jedoch Vorteile, da das gestreute Licht frei von nichtlinearen Verzerrungen \u00fcber die gestreuten Wellenl\u00e4ngen ist.<\/p>\n\n

Monochromator<\/h4>\n\n

Ein Monochromator ist eine Anordnung optischer Elemente, die in einem Spektrometer verwendet werden, um die gew\u00fcnschten Wellenl\u00e4ngenb\u00e4nder zur Durchf\u00fchrung einer spektroskopischen Analyse zu isolieren.<\/p>\n\n

Die allgemein verwendete monochromatische Konfiguration, die auch als Czerny-Turner-Gitter-Monochromator bekannt ist, wird kurz beschrieben. Die Hauptkomponenten bestehen aus:<\/p>\n\n

Eintrittsschlitz \u2013<\/strong> das breitbandige Licht von der Lichtquelle wird abh\u00e4ngig von der Breite des Eintrittsschlitzes zu einem schmalen Strahl kollimiert, der dann zu einem konkaven Spiegel geleitet wird, der den Strahl reflektiert und \u00fcber die Oberfl\u00e4che des Gitters verteilt.<\/p>\n\n

Gitter \u2013<\/strong> Das Gitter zerlegt den einfallenden Strahl in seine einzelnen Wellenl\u00e4ngen. Ein festes Gitter zerstreut den einfallenden Strahl in einem definierten Muster. Andererseits kann das Gitter um seine Mittelachse gedreht werden, um das Beugungsmuster zu spreizen, um breite Wellenl\u00e4ngenb\u00e4nder abzudecken. Der reflektierte Streustrahl wird zum zweiten Hohlspiegel geleitet<\/p>\n\n

Austrittsspalt \u2013<\/strong> das reflektierte gestreute Licht erreicht den Austrittsspalt, der sich in der Brennebene des zweiten konkaven Spiegels befindet. Die Austrittsspaltbreite kann fest eingestellt oder variiert werden, um die erh\u00f6hte Lichtintensit\u00e4t f\u00fcr empfindliche Bestimmungen zu erhalten. Die Austrittsschlitzbreite muss jedoch optimiert werden, um das Beste aus einer h\u00f6heren Strahlintensit\u00e4t herauszuholen und gleichzeitig die Streuung des isolierten Strahls \u00fcber das Wellenl\u00e4ngenband zu vermeiden.<\/p>\n\n

Um das interessierende Wellenl\u00e4ngenband zu isolieren und die optimale Breite des Austrittsschlitzes auszuw\u00e4hlen, ist es immer hilfreich, Probeabsorptionsmessungen durchzuf\u00fchren, bevor die endg\u00fcltigen Beobachtungen unter optimalen Bedingungen durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n\n

Originalquelle<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Es ist eine bekannte Tatsache, dass gew\u00f6hnliches wei\u00dfes Licht aus einer Mischung verschiedener Wellenl\u00e4ngen oder Farben besteht. Wir alle kennen die verschiedenen Farben des Regenbogens, die eigentlich verschiedene Farben sind, die wei\u00dfes Licht enthalten. Wei\u00dfes Licht wird selten als solches in der spektroskopischen Analyse verwendet, obwohl eine sichtbare Lichtquelle eine \u00fcbliche Komponente eines UV-VIS-Spektrometers ist.<\/p>\n

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