Hva er spektroskopi?

Spektroskopi er en teknikk som bruker samspillet mellom energi og en prøve for å utføre en analyse.

Dataene som er hentet fra spektroskopi kalles a spektrum. Et spekter er et plott av intensiteten til energi oppdaget kontra bølgelengden (eller masse eller fart eller frekvens osv.) til energien.

Et spekter kan brukes til å få informasjon om atom- og molekylære energinivåer, molekylære geometrier, kjemiske bindinger, interaksjoner mellom molekyler og relaterte prosesser. Ofte brukes spektra for å identifisere komponentene i en prøve (kvalitativ analyse). Spectra kan også brukes til å måle mengden materiale i en prøve (kvantitativ analyse).

Flere instrumenter brukes til å utføre spektroskopisk analyse. Enkelt sagt krever spektroskopi en energikilde (vanligvis en laser, men dette kan være en ionekilde eller strålingskilde) og en anordning for å måle endringen i energikilden etter at den har interaksert med prøven (ofte et spektrofotometer eller interferometer).

Det er så mange forskjellige typer spektroskopi som det er energikilder! Her er noen eksempler:

Energi fra himmelobjekter brukes til å analysere deres kjemiske sammensetning, tetthet, trykk, temperatur, magnetiske felt, hastighet og andre egenskaper. Det er mange energityper (spektroskopier) som kan brukes i astronomisk spektroskopi.

Energi som absorberes av prøven brukes til å vurdere dens egenskaper. Noen ganger fører absorbert energi til at det frigjøres lys fra prøven, som kan måles ved hjelp av en teknikk som fluorescensspektroskopi.

Dette er studien av stoffer i tynne filmer eller på overflater. Prøven blir penetrert av en energistråle en eller flere ganger, og den reflekterte energien blir analysert. Dempet total refleksjonsspektroskopi og den relaterte teknikken kalt frustrert multiple intern refleksjonsspektroskopi brukes til å analysere belegg og ugjennomsiktig væske.

Dette er en mikrobølgeteknikk basert på å dele opp elektroniske energifelt i et magnetfelt. Det brukes til å bestemme strukturer for prøver som inneholder uparede elektroner.

Det finnes flere typer elektronspektroskopi, alle assosiert med å måle endringer i elektroniske energinivåer.

Dette er en familie av spektroskopiske teknikker der prøven bestråles av alle relevante bølgelengder samtidig i en kort periode. Absorpsjonsspekteret oppnås ved å anvende matematisk analyse på det resulterende energimønsteret.

Gamma-stråling er energikilden i denne typen spektroskopi, som inkluderer aktiveringsanalyse og Mossbauer-spektroskopi.

Et stoffs infrarøde absorpsjonsspekter kalles noen ganger dets molekylære fingeravtrykk. Selv om det ofte blir brukt for å identifisere materialer, kan infrarød spektroskopi også brukes til å kvantifisere antall absorberende molekyler.

Absorpsjonsspektroskopi, fluorescensspektroskopi, Ramanspektroskopi og overflateforbedret Raman-spektroskopi bruker ofte laserlys som energikilde. Laserspektroskopier gir informasjon om interaksjonen mellom koherent lys og materie. Laserspektroskopi har generelt høy oppløsning og følsomhet.

En massespektrometerkilde produserer ioner. Informasjon om en prøve kan fås ved å analysere spredningen av ioner når de interagerer med prøven, vanligvis ved bruk av forholdet mellom masse og ladning.

I denne typen spektroskopi blir hver optisk bølgelengde som er spilt inn kodet med en lydfrekvens som inneholder den opprinnelige informasjonen om bølgelengden. En bølgelengdeanalysator kan deretter rekonstruere det originale spekteret.

Ramanspredning av lys med molekyler kan brukes til å gi informasjon om en prøves kjemiske sammensetning og molekylstruktur.

Denne teknikken innebærer eksitering av indre elektroner fra atomer, som kan sees på som røntgenabsorpsjon. Et røntgenfluorescensutslippspektrum kan produseres når et elektron faller fra en høyere energitilstand til ledigheten som er opprettet av den absorberte energien.