Spektrometri vs. spektrofotometri
Intensiivinen tieteellinen tutkimus eri aloilla edellyttää joskus yhdisteiden tunnistamista elävistä organismeista, mineraaleista ja ehkä tähtien koostumuksesta. Kemiallisesti herkkä luonne, puhtaan uuton vaikeus ja etäisyys tekevät lähes mahdottomaksi tunnistaa yhdisteet oikein kussakin edellä esitetyssä tapauksessa tavallisella kemiallisella analyysillä. Spektroskopia on menetelmä materiaalien tutkimiseen valon ja sen ominaisuuksien avulla.
Spektrometri
Spektrometri on laite, jota käytetään mittaamaan ja tutkimaan valon ominaisuuksia. Se tunnetaan myös nimellä spektrografi tai spektroskooppi. Sitä käytetään usein materiaalien tunnistamiseen tähtitieteessä ja kemiassa tutkimalla materiaaleista säteilevää tai niistä heijastuvaa valoa. Spektrometrin keksi vuonna 1924 saksalainen optikko Joseph von Fraunhofer.
Fraunhoferin suunnittelemat spektrometrit käyttivät prismaa ja kaukoputkea valon ominaisuuksien tutkimiseen. Valo lähteestä (tai materiaalista) kulkee kollimaattorin läpi, jossa on pystysuora rako. Raon läpi kulkeva valo muuttuu yhdensuuntaisiksi säteiksi. Kollimaattorista säteilevä rinnakkainen valonsäde suunnataan prismaan, joka erottaa eri taajuudet (retkee spektrin), mikä lisää kykyä nähdä pieniä muutoksia näkyvässä spektrissä. Prismasta tuleva valo havaitaan kaukoputken läpi, jossa suurennus lisää näkyvyyttä entisestään.
Spektrometrin läpi katsottuna valonlähteen valon spektri sisältää spektrissä absorptio- ja emissioviivoja, jotka ovat identtisiä valon läpi kulkeneiden materiaalien tai lähdemateriaalin erityisten siirtymien kanssa. Tämä tarjoaa menetelmän tunnistamattomien materiaalien määrittämiseksi spektriviivoja tutkimalla. Tämä prosessi tunnetaan nimellä spektrometria.
Varhaisia spektrometrejä käytettiin laajasti tähtitieteessä, jossa ne tarjosivat välineet tähtien ja muiden tähtitieteellisten esineiden koostumuksen määrittämiseen. Kemiassa sitä käytettiin yksittäisten monimutkaisten kemiallisten yhdisteiden tunnistamiseen materiaaleista, joita oli vaikea eristää muuttamatta niiden molekyylirakennetta.
Spektrofotometri
Spektrometrit ovat kehittyneet elektronisesti toimiviksi monimutkaisiksi koneiksi, mutta niillä on sama periaate kuin Fraunhoferin alkuperäisillä spektrometreillä. Nykyaikaisissa spektrometreissä käytetään monokromaattista valoa, joka kulkee materiaalin nestemäisen liuoksen läpi ja valoilmaisin havaitsee valon. Valon muutokset verrattuna lähdevaloon mahdollistavat sen, että instrumentti voi tulostaa kuvaajan absorboituneista taajuuksista. Tämä kaavio osoittaa näytemateriaalin tunnusomaiset siirtymät. Tämän tyyppisiä kehittyneitä spektrometrejä kutsutaan myös spektrofotometreiksi, koska se on spektrometri ja fotometri yhdistetty yhdeksi laitteeksi. Prosessi tunnetaan spektrofotometriana.
Teknologian kehitys johti spektroskooppien käyttöön monilla tieteen ja teknologian aloilla. Näkyvän valon taajuuksien ulkopuolella kehitettiin myös spektrometrejä, jotka pystyvät havaitsemaan sähkömagneettisten spektrien IR- ja UV-alueet. Näillä spektrometreillä voidaan havaita yhdisteet, joiden energiasiirtymät ovat suurempia ja pienempiä kuin näkyvä valo.
Spektrometri vs. spektrofotometri
• Spektroskopia on tutkimusmenetelmiä spektrien tuottamiseksi ja analysoimiseksi spektrometreillä, spektroskopeilla ja spektrofotometreillä.
• Joseph von Fraunhoferin kehittämä perusspektrometri on optinen laite, jolla voidaan mitata valon ominaisuuksia. Siinä on asteittainen asteikko, jonka avulla voidaan määrittää tiettyjen emissio-/absorptiolinjojen aallonpituudet mittaamalla kulmat.
• Spektrofotometri on kehitetty spektrometristä, jossa spektrometri yhdistetään fotometriin, jotta voidaan lukea spektrin suhteellisia intensiteettejä emission/absorption aallonpituuksien sijaan.
• Spektrometrejä käytettiin vain EM-spektrin näkyvällä alueella, mutta spektrofotometri voi havaita IR-, näkyvä- ja UV-alueet.
