Спектрометр як асбоби илмӣест, ки барои таҳлили спектри радиатсияҳои электромагнитӣ истифода мешавад, он метавонад спектри радиатсияро ҳамчун спектрограф нишон диҳад, ки тақсимоти шиддатнокии рӯшноиро нисбат ба дарозии мавҷ ифода мекунад (меҳвари y - шиддат, x-моҳ - дарозии мавҷ аст. /басомади нур).Нур ба дарозии мавҷҳои таркибии худ дар дохили спектрометр тавассути тақсимкунакҳои чӯб, ки одатан призмаҳои рефраксия ё панҷараҳои дифраксионӣ мебошанд, гуногун ҷудо карда мешаванд. Расми 1.
Расми 1 Спектри лампочка ва нури офтоб (аз чап), прин-ципи таксимкунии нури тор ва призма (аз рост)
Спектрометрҳо дар чен кардани доираи васеи радиатсияи оптикӣ, хоҳ тавассути тафтиши мустақими спектри партови манбаи рӯшноӣ ё тавассути таҳлили инъикос, ҷаббида, интиқол ё парокандашавии нур пас аз таъсири мутақобилаи он бо мавод нақши муҳим доранд.Пас аз таъсири мутақобилаи рӯшноӣ ва материя, спектр тағиротро дар диапазони муайяни спектр ё дарозии мавҷи мушаххас эҳсос мекунад ва хосиятҳои моддаро мувофиқи тағирёбии спектр сифатӣ ё миқдорӣ таҳлил кардан мумкин аст, ба монанди таҳлили биологӣ ва химиявӣ. таркиб ва концентрацияи хун ва махлулхои номаълум, тахлили молекула, сохти атомй ва таркиби элементарии материалхо Расми 2.
Расми 2 Спектрҳои абсорбсияи инфрасурх намудҳои гуногуни равғанҳо
Спектрометр дар ибтидо барои омӯзиши физика, астрономия, химия ихтироъ шуда буд, ҳоло яке аз асбобҳои муҳимтарин дар бисёр соҳаҳо, аз қабили муҳандисии кимиё, таҳлили мавод, илми астрономӣ, ташхиси тиббӣ ва биологӣ мебошад.Дар асри 17 Исҳоқ Нютон тавонист нурро бо роҳи гузариши нури сафед аз призма ба банди пайвастаи ранга тақсим кунад ва бори аввал калимаи "Спектр"-ро барои тавсифи ин натиҷаҳо истифода бурд. Расми 3.
Расми 3 Исаак Нютон спектри нури офтобро бо призма меомӯзад.
Дар ибтидои асри 19 олими олмонӣ Йозеф фон Фраунгофер (Франхофер) бо призмаҳо, буришҳои дифраксионӣ ва телескопҳо як спектрометри дорои дақиқ ва дақиқи баланд сохт, ки барои таҳлили спектри партовҳои офтоб истифода мешуд Расми 4. Ӯ бори нахуст мушохида карда шуд, ки спектри хафтранги Офтоб пайваста нест, балки дар он як катор хатхои торик (зиёда аз 600 хатти дискретй) дорад, ки онро «хатти Франкенгофер»-и машхур медонанд.Вай аз байни ин хатҳо аз ҳама фарқкунандаи A, B, C...H ном гирифт ва тақрибан 574 хатро дар байни В ва Н ҳисоб кард, ки ба ҷабби элементҳои гуногуни спектри офтоб мувофиқат мекунад Расми 5. Ҳамзамон, Фраунгофер инчунин аввал барои ба даст овардани спектрҳои хатӣ ва ҳисоб кардани дарозии мавҷи хатҳои спектрӣ аз торчаи дифраксионӣ истифода бурда мешавад.
Расми 4. Спектрометри барвақт, ки бо одам дида мешавад
Расми 5 Хати Fraun Whaffe (хати торик дар лента)
Расми 6 Спектри офтобӣ, ки қисми конкавӣ ба хатти Фраун Вулфел мувофиқ аст.
Дар миёнаҳои асри 19, физикҳои олмонӣ Кирхгоф ва Бунсен дар Донишгоҳи Ҳейделберг якҷоя кор карда, бо асбоби нав тарҳрезишудаи оташи Бунсен (сӯзишгари Бунсен) аввалин таҳлили спектралиро тавассути қайд кардани хатҳои мушаххаси спектралии моддаҳои кимиёвӣ анҷом доданд. (намакҳо) пошида ба оташи Bunsen burner анҷир.7. Онхо бо рохи мушохидаи спектрхо муоинаи сифатии элементхоро ба амал бароварда, дар соли 1860 кашфи спектрхои хашт элементро чоп карда, дар якчанд таркиби табий мавчуд будани ин элементхоро муайян карданд.Бозёфтҳои онҳо боиси таъсиси як бахши муҳими химияи аналитикии спектроскопӣ гардиданд: таҳлили спектроскопӣ
Расми 7 Реаксияи шӯъла
Дар солњои 20-уми асри 20 физики њиндустонї С.В.Раман бо истифода аз спектрометр таъсири парокандаи ѓайриэластикии нур ва молекулањоро дар мањлулњои органикї кашф кард.Ӯ мушоҳида кард, ки нури афтида пас аз таъсири мутақобила бо рӯшноӣ бо энергияи баланд ва камтар пароканда мешавад, ки баъдтар онро Раман парокандакунии анҷири 8 меноманд. Тағйирёбии энергияи рӯшноӣ микроструктураи молекулаҳоро тавсиф мекунад, аз ин рӯ спектроскопияи парокандаи Раман дар мавод, тиб, химия васеъ истифода мешавад. ва дигар сохахои саноат барои муайян ва тахлили намудхои молекулавй ва сохти моддахо.
Расми 8 Энергия пас аз таъсири рӯшноӣ бо молекулаҳо иваз мешавад
Дар солҳои 30-юми асри 20 олими амрикоӣ доктор Бекман бори аввал пешниҳод кард, ки ҷабби спектрҳои ултрабунафш дар ҳар як дарозии мавҷ алоҳида чен карда шавад, то спектри пурраи абсорбсияро ба нақша гирад ва ба ин васила намуд ва консентратсияи моддаҳои кимиёвӣ дар маҳлул ошкор карда шавад.Ин масири нури азхудкунии интиқол аз манбаи рӯшноӣ, спектрометр ва намуна иборат аст.Аксарияти таркиби мавҷудаи маҳлул ва муайянкунии консентрат ба ин спектри азхудкунии интиқол асос ёфтааст.Дар ин ҷо манбаи рӯшноӣ ба намуна тақсим карда мешавад ва призма ё торча барои ба даст овардани дарозии мавҷҳои гуногун скан карда мешавад Расми 9.
Расми 9 Принсипи муайянкунии абсорбсия –
Дар солҳои 40-уми асри 20 аввалин спектрометри детектории мустақим ихтироъ карда шуд ва бори аввал қубурҳои фотомултипликатори PMTs ва дастгоҳҳои электронӣ ҷои мушоҳидаи анъанавии чашми инсон ё плёнкаи аксиро гирифтанд, ки метавонист шиддатнокии спектрро нисбат ба дарозии мавҷ мустақиман хонд. 10. Хамин тавр, спектрометр хамчун асбоби илмй аз чихати осонии истифода, ченкунии микдорй ва хассосият дар давраи вакт хеле бехтар гардид.
Расми 10 найчаи фотомултипликатор
Дар миёна то охири асри 20 рушди технологияи спектрометрӣ аз таҳияи материалҳо ва дастгоҳҳои нимноқилҳои оптоэлектронӣ ҷудонашаванда буд.Дар соли 1969 Виллард Бойл ва Ҷорҷ Смит аз Bell Labs CCD (Дастгоҳи бо барқ пайвастшуда) -ро ихтироъ карданд, ки баъдан дар солҳои 1970-ум аз ҷониби Майкл Ф. Томпсетт ба барномаҳои тасвирӣ такмил дода шуд.Виллард Бойл (аз чап), Ҷорҷ Смит, ки барои ихтироъ кардани CCD (2009) ҷоизаи Нобелро гирифт, дар расми 11 нишон дода шудааст. Соли 1980 Нобуказу Тераниши аз NEC дар Ҷопон фотодиоди собит ихтироъ кард, ки таносуби садои тасвирро хеле беҳтар кард ва резолюция.Дертар, дар соли 1995, корманди NASA Эрик Фоссум сенсори тасвирии CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)-ро ихтироъ кард, ки нисбат ба сенсорҳои шабеҳи тасвирии CCD 100 маротиба камтар нерӯи барқ масраф мекунад ва арзиши истеҳсолот хеле камтар аст.
Расми 11 Уиллард Бойл (аз чап), Ҷорҷ Смит ва CCD-и онҳо (1974)
Дар охири асри 20, такмили доимии коркарди чипҳои оптоэлектроникии нимноқилӣ ва технологияи истеҳсол, махсусан бо истифодаи массивҳои CCD ва CMOS дар спектрометрҳо Расми 12, имкон пайдо мешавад, ки доираи пурраи спектрҳо дар зери як экспозиция ба даст оварда шаванд.Бо гузашти вақт, спектрометрҳо дар доираи васеи барномаҳо истифодаи васеъ пайдо карданд, аз ҷумла, аммо бо муайянкунии рангҳо, таҳлили дарозии мавҷҳои лазерӣ ва спектроскопияи флуоресцентӣ, ҷудокунии LED, таҷҳизоти ҳассос ва равшанӣ, спектроскопияи флуоресцентӣ, спектроскопияи Раман ва ғайра. .
Расми 12 Микросхемаҳои гуногуни CCD
Дар асри 21 технологияи тарҳрезӣ ва истеҳсоли намудҳои гуногуни спектрометрҳо тадриҷан пухта ва устувор гардид.Бо афзоиши талаботи афзоянда ба спектрометрҳо дар тамоми қишрҳои ҳаёт, рушди спектрометрҳо босуръаттар ва ба соҳа махсус табдил ёфт.Илова ба нишондиҳандаҳои муқаррарии параметрҳои оптикӣ, соҳаҳои гуногун талаботи фармоишии андозаи ҳаҷм, функсияҳои нармафзор, интерфейсҳои алоқа, суръати вокуниш, устуворӣ ва ҳатто хароҷоти спектрометрҳоро доранд, ки рушди спектрометрро бештар диверсификатсия мекунанд.
Вақти фиристодан: Ноябр-28-2023