Спектрометрия
Зачастую, выполняя обычные бытовые дела, мы совершенно осознанно делаем именно то, что не хотим, а иногда и не можем понимать на научном языке. Одним из подтверждающих то примеров является метод разделения какой-либо величины на её составляющие по определенному признаку.
09.04.2020
Зачастую, выполняя обычные бытовые дела, мы совершенно осознанно делаем именно то, что не хотим, а иногда и не можем понимать на научном языке. Одним из подтверждающих то примеров является метод разделения какой-либо величины на её составляющие по определенному признаку.
Например, хорошая хозяйка берет посудину из кучи немытой посуды, моет её и потом складывает в сушилку: каждый предмет к ему подобному в зависимости от назначения посуды, а часто, например, тарелки, и по размерам. Или аккуратный слесарь из кучи деталей складывает гайки одного размера в один ящик, другого – в соседний, и так далее по увеличению или уменьшению размера. В результате мы можем видеть, сколько и какой посуды или каких гаек изначально было в куче, хотя с самого начала, видя кучу, мы не могли этого сказать. Нам кажется это простым и совершенно естественным, а, между тем, в науке такой метод отбора называется спектрометрией, а полученный результат – спектром.
Итак.
Что такое спектрометрия?
Это общее название всевозможных методов получения спектров. При этом существует несколько наиболее используемых типов спектрометрий, и в этом вопросе математика и техника дают нам широкое поле для расчетов результата и конструирования приборов под названием спектрометры. Но стоит сказать, что гораздо больше существует самих объектов разложения на спектры. Если учесть, что их можно исследовать разными способами, да еще и получать разными способами, можно себе представить, какое количество различных типов спектрометров может существовать!Касательно объектов разложения на спектры тут можно перечислить и все типы электромагнитного излучения (радиоволны, ИК, видимый свет, УФ, рентген, γ – излучение), механические колебания (инфразвук, звук, УЗИ), всевозможные элементарные частицы, которые в большинстве случаев принято считать именно частицами (электроны, протоны, нейтроны, ионы, атомы, молекулы и пр.). Существуют еще многие и многие объекты разложения на спектр (например, во вступлении статьи упомянутыми объектами являются посуда и гайки), однако перечисленные тут чаще всего применяются именно в научных и экспериментальных исследованиях.
Типы спектрометрий
Собственно, рассмотрим наиболее используемые типы спектрометрий:1. Волнодисперсионный метод спектрометрии. Основан на пространственном разделении исследуемого объекта на составляющие, а затем измерении интенсивности каждой составляющей. Разделение происходит с помощью диспергирующего элемента (линза, призма, кристалл). Применяется преимущественно к электромагнитному излучению (ИК, свет, УФ, рентген).
Для посуды из примера выше – это как будто хозяйка сначала расставила посуду по назначению, не отвлекаясь на расчет, а только потом посчитала количество в каждой категории.
2. Энергодисперсионный метод спектрометрии. Основан на вычислении интенсивности каждой составляющей исследуемого объекта методом накопления: чем дольше производится измерение, тем выше получается спектр, однако нам важная именно форма спектра, которая не меняется. Длительное время измерения при этом уменьшает ошибку, возникающую при измерении.
Для посуды из примера выше – это как будто хозяйка считает количество единиц каждой категории, как только берет в руки очередную посудину, а берет она из общей кучи то, что первое под руку попадется.
3. Метод разделения по массам (масс-спектрометрия). Принцип этого метода схож с волнодисперсионным, однако в данном случае он применяется уже к электронам, атомам и небольшим молекулам. Диспергирующим элементом тут является магнитное поле, которое разделяет исследуемый объект (пучок частиц) на составляющие.
4. Метод разделения масс по времени (времяпролетная масс-спектрометрия). Точный метод определения спектра исследуемого объекта с большим диапазоном измерения. Принцип метода основан на отставании более тяжелых составляющих объекта от легких, таким образом, выйдя со старта в одно время, они приходят к финишу в разное время, где и стоит детектор, определяющий это время и количество дошедших составляющих. А из времени можно вычислить их массу, построив, таким образом, спектр. Метод применяется преимущественно к атомам, молекулам и большим кластерам. Одним из изобретателей этого метода был советский и российский физик, Мамырин Борис Александрович, работавший в родном автору этой статьи физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе.
Для посуды из примера выше – это как будто хозяйка решает, что сначала ей проще вымыть всю мелкую посуду, пересчитать её, затем то же самое сделать с посудой покрупнее, а уж большие кастрюли и вазы она оставляет на самый конец.
5. Метод Фурье спектрометрии. Назван в честь французского физика и математика Жана-Батиста Фурье. Наиболее интересный, на мой взгляд, метод, в связи с тем, что спектр не измеряется, а вычисляется математически по измеренным данным. Объектом измерения чаще всего является электромагнитное излучение в области ИК, видимого света и УФ. Главное преимущество Фурье спектрометрии в том, что при высокой точности происходит ОДНОВРЕМЕННОЕ измерение всех составляющих спектра. То есть, скорость измерения при схожих уровнях погрешностей (например, в сравнении с волнодисперсионным методом) может увеличиваться во много раз, что делает такие приборы незаменимыми в быстрых анализах исследуемого вещества.
Для посуды из примера выше – это как будто на помощь нашей хозяйке приходят много её подруг, но каждая, вымыв посуду, ставит её в общую сушилку так, как привыкла ставить у себя дома. После того, как вся посуда вымыта, каждая подруга считает только свои вымытые чашки и тарелки, а после этого сообщает результат нашей хозяйке, которая и подводит итог.
Компания «Профлаб» имеет широкий спектр предложений по различным спектрометрам, в частности, мы являемся дилером всемирно известной фирмы Bruker Optic, производящей ИК Фурье спектрометры для самых различных применений, начиная от быстрых анализов веществ в повседневной жизни и заканчивая приборами для глубоких научных исследований.
Также, мы имеет штат сервисной службы, и наши сотрудники в любое время готовы ответить на все ваши вопросы, провести техническое обслуживание, диагностирование и ремонт вашего оборудования, а также посоветовать новую модель, подходящую для ваших нужд.
Мы всегда рады вам и вашим вопросам!
Сервисный инженер ГК "ПрофЛаб"
Андрей Крупин
Модуль "Форум" не установлен.