Cad is Speictriméadar ann?

Is ionstraim é speictriméadar a úsáidtear chun éagsúlacht na ngnéithe fisiceacha thar raon áirithe a thomhas, amhail scaipeadh an tsolais. Is féidir leis an speictream cóimheasa mais le luchtú a thomhas i mais-speictriméadar, na minicíochtaí difriúla athshondach núicléacha i speictriméadar NMR, nó an t-athrú ar astú agus ionsú solais – le tonnfhad i speictriméadar optúil.

Is é an cineál speictriméadar is coitianta a úsáidtear le haghaidh taighde ná optúil, cosúil le scaipeadh solais trí phriosma. Má luann duine “speictriméadar” gan cailitheoir a chur leis, is gnách go dtagraíonn siad do speictriméadar optúil.

Conas a Oibríonn Speictriméadar Optúil?

Is é an sprioc atá ag speictriméadar optúil, cosúil le speictriméadar priosma, ná ionsú, scaipeadh agus frithchaitheamh radaíochta a thomhas mar aon le hastú radaíochta leictreamaighnéadach ó shampla; is féidir leis an astaíocht fosfaras, fluaraiseacht, agus electroluminescence a áireamh.

Déileálann an anailís speictreascópach le breathnú ar an radaíocht leictreamaighnéadach a thagann laistigh de réigiún optúil an speictrim leictreamaighnéadach; folaíonn sé seo na soilse a théann trasna laistigh de na réigiúin tonnfhad infheicthe, ultraivialait agus infridhearg de speictream.

Chun an fhaisnéis is mó a fháil, ba cheart an t-astú solais nó an idirghníomhaíocht a lua mar ghné ghinearálta agus mar ghnáthfheidhm tonnfhad. Mura bhfuil an t-alt cruinn tonnfhad tábhachtach, is féidir leat speictriméadar ar chostas íseal a roghnú; anseo, déanfaidh na scagairí optúla an tonnfhad a leithlisiú de réir an réigiúin leasmhara.

Má tá an tonnfhad cruinn mar thosaíocht, beidh tú ag iarraidh eilimint scaipthe a úsáid a bhainistíonn solas a scaradh i speictream giniúna agus i dtonnfhad comhábhar.

Áirítear le gach speictriméadar nua-aimseartha scaipeadh an tsolais, is gríl díraonta é a bhfuil trasnaíocht millteach agus inchiallaithe ann. Úsáidtear na trasnaíochtaí seo chun an solas ilchromatach a scaradh, go spásúil, ar an ghríl.

Is aonad é monacrómatóir a úsáidtear chun tonnfhad solais ar leith a roghnú ó fhoinse solais ilchromatach; gnéithe riachtanacha i monacrómatóir is ea grátaí díraonta. Rothlaíonn an monacrómatóir an gríl díraonta chun an tonnfhad a ionramháil agus a athrú ionas go n-ailínithe agus go dtéann sé tríd an scoilt scoir.

Tá monacrómataitheoirí sceite ag gach speictreafótaiméadar, úsáidtear iad chun an tonnfhad scoir atá ag teastáil a roghnú chun an sampla foinse solais bán a bhaint amach. Déantar na speictrim a thomhas tríd an comhartha a athrú mar fheidhm de thonnfhad excitation agus tríd an monacrómatóir a scanadh.

Úsáidtear dhá chur chuige chun solas a astaítear trí shampla a bhrath. Áiríonn an chéad chur chuige monacrómatóir astaithe, glacann sé isteach an fhoinse solais ó shampla agus roghnaíonn an monacrómatóir an tonnfhad a shroicheann an brathadóir.

Áirítear leis an dara cur chuige speictream solais scaipthe a bhrath, ag an am céanna; Déantar é seo trí úsáid a bhaint as brathadóir eagair, ar a dtugtar speictreagraf.

Cineálacha Speictriméadar Optúil

Nuair a bheidh a fhios agat cad is speictriméadar ann agus an ról atá aige i scaipeadh an tsolais, is féidir linn anois foghlaim faoi na cineálacha éagsúla speictriméadar, a ndearaí bunúsacha, agus a róil. I measc na dtrí speictriméadar coitianta tá speictriméadar Raman, speictrifluaraiméadar agus speictreafótaiméadair.

Speictriméadar Raman

Úsáidtear an speictriméadar Raman chun anailís speictreascópach a dhéanamh ar sholas ó shampla. Cuirtear léasair in ionad solas bán agus excitation an mhonacrómatóra priosma; tá dhá chúis leis seo.

Ar an gcéad dul síos, is éifeacht scaipthe é ‘Raman’ agus ní ionsúitear an solas ag an sampla. Mar sin, ní bheidh foinse solais intiúnta leathanbhanda uait chun na gnéithe ionsúcháin a mheaitseáil. Ar an dara dul síos, tá éifeacht Raman níos laige ná an fhluaraiseacht agus foinsí a chuimsíonn flosc ard fótóin.

Speictreamfhluaraiméadar

Tugtar Speictriméadar Fluaraiseachta/Fótaluminescence air seo freisin agus úsáidtear é chun an t-astú fluaraiseachta ó shampla a thomhas. Tá coinbhinsiún ginearálta ann gur ionstraim dhlúth benchtop é an speictreafluaraiméadar agus go bhfuil a mhéid cosúil leis an speictreafótaiméadar.

Tá taobh excitation an aonaid seo cosúil leis an speictreafótaiméadar, rud a chiallaíonn go n-áirítear foinse solais bán agus monacrómatóir excitation. Úsáidtear na lampaí stua mar an fhoinse solais toisc go bhfuil raon gile ard aige a d’fhéadfadh a bheith úsáideach chun aon astú fluaraiseachta lag a thomhas.

Speictreafótaiméadar

Is féidir an téarma seo a úsáid chun cur síos a dhéanamh ar éagsúlacht uirlisí a úsáidtear chun solas a thomhas, braitheann an sainmhíniú cruinn ar an réimse eolaíoch nó ar an tionscal. Úsáidtear an téarma ‘grianghraf’ don speictriméadar toisc go gcabhraíonn sé le tomhas cainníochtúil déine solais le tonnfhad.

Is é an tomhas coitianta a thógann an ionstraim seo ná an speictream sampla ionsúcháin a thomhas. Seo an áit a ndéantar scanadh an mhonacrómatóra excitation, déanann sé monatóireacht freisin ar an athrú ar dhéine an tsolais nuair a tharchuirtear trí shampla é.

Tuiscint ar Scaipeadh an tSolais i Speictriméadar

Ní mór an beam teagmhais de sholas bán a réiteach ina thonnfhad comhábhar sula bhféadfaidh sé faisnéis cheimiceach ábhartha a sholáthar maidir le struchtúr móilíneach agus comhdhéanamh ábhar. Tá maoin bhunúsach an ionsúcháin uasta ag tonnfhaid ar leith ag aonáin cheimiceacha éagsúla mar bhunús le meastachán ceimiceach in anailís ghnáthamh saotharlainne ag baint úsáide as teicnící anailíse speictreascópacha optúla tapa.

Príosúin

Is éard is priosma ann ná bloc triantánach gloine nó grianchloch le dromchlaí míne snasta a úsáidtear chun an léas solais teagmhais a scaipeadh ina thonnfhaid nó ina dathanna comhpháirte.

Glacann gloine solas sa réigiún UV agus ní úsáidtear é le haghaidh staidéir ionsúcháin sa raon tonnfhad ó thart ar 200- 350 nm raon tonnfhad. Ar an láimh eile, is féidir grianchloch a úsáid thar réigiúin UV agus infheicthe. Mar sin féin, cé go dtugann priosmaí meán scaipthe ar phraghas níos ísle tá siad ag fulaingt ó scaipeadh neamhlíneach ag tonnfhaid níos faide, ie an, ag an bhfoirceann uachtair sa réigiún infheicthe, abair, ó 600 – 800 nm agus is cosúil go bhfuil na tonnfhaid scaipthe clubáilte gar dá chéile.

Grátaí

Is éard atá i ngrátálacha dromchlaí eitleáin ar a eitseáltar eisí agus is ionann an fad idir na heangaí nó na línte eitseáilte de réir thonnfhad an tsolais atá le scaipeadh. Tá na grátaí níos costasaí ná priosmaí ach tá buntáiste ag baint leo toisc go bhfuil an solas scaipthe saor ó aon saobhadh neamhlíneach thar na tonnfhaid scaipthe.

Monacrómataí

Is éard atá i monacrómatóir ná socrú d’eilimintí optúla a úsáidtear i speictriméadar chun na bandaí tonnfhaid atá ag teastáil chun anailís speictreascópach a dhéanamh a aonrú.

Déantar cur síos gairid ar an gcumraíocht mhonacrómataigh a úsáidtear go coitianta ar a dtugtar monacrómatóir grating Czerny-Turner freisin. Cuimsíonn na príomhchodanna:

Scoilt Iontrála – imbhuailtear an solas leathanbhanda ón bhfoinse solais go léas caol ag brath ar leithead an scoilte isteach a threoraítear ansin chuig scáthán cuasach a fhrithchaiteann agus a leathnaíonn an léas thar dhromchla an ghríl.

Grátáil – Scaipeann an gráta an léas teagmhais ina thonnfhaid comhpháirte. Scaipeann gríl sheasta an léas teagmhais i bpatrún cinnte. Ar an láimh eile, is féidir an gríl a rothlú ar a ais lárnach chun an patrún díraonta a scaipeadh chun bannaí leathana tonnfhaid a chlúdach. Tá an léas scaipthe frithchaite faoi stiúir chuig an dara scáthán cuasach

Scoilt Amach – sroicheann an solas scaipthe frithchaite an scoilt amach atá suite ag plána fócasach an dara scáthán cuasach. Is féidir leithead an scoilte amach a shocrú nó is féidir é a athrú chun déine méadaithe an tsolais a fháil le haghaidh cinntí íogaire. Mar sin féin, ní mór an leithead scoilte scoir a uasmhéadú chun an déine beam níos airde a fháil agus ag an am céanna chun scaipeadh thar bhanna tonnfhaid an bhíoma scoite a sheachaint.

D’fhonn an banna tonnfhad spéise a aonrú agus an leithead is fearr de scoilt scoir a roghnú tá sé ina chuidiú i gcónaí tomhais ionsúcháin trialach a dhéanamh sula nglacfar na breathnuithe deiridh faoi na coinníollacha is fearr.

Foinse