Spektroskopie Einführung

Spektroskopie ist eine Technik, die die Wechselwirkung von Energie mit einer Probe nutzt, um eine Analyse durchzuführen.

Was ist ein Spektrum??

Die aus der Spektroskopie gewonnenen Daten werden als Spektrum bezeichnet. Ein Spektrum ist eine Auftragung der Intensität der erfassten Energie gegen die Wellenlänge (oder Masse oder Impuls oder Frequenz usw.) der Energie.

Welche Informationen werden erhalten??

Ein Spektrum kann verwendet werden, um Informationen über atomare und molekulare Energieniveaus, Molekülgeometrien, chemische Bindungen, Wechselwirkungen von Molekülen und verwandte Prozesse zu erhalten. Oft werden Spektren verwendet, um die Bestandteile einer Probe zu identifizieren (qualitative Analyse). Spektren können auch zur Messung der Materialmenge in einer Probe verwendet werden (quantitative Analyse).

Welche Instrumente werden benötigt??

Für die spektroskopische Analyse werden mehrere Instrumente verwendet. Im einfachsten Sinne erfordert die Spektroskopie eine Energiequelle (üblicherweise ein Laser, dies könnte jedoch eine Ionenquelle oder eine Strahlungsquelle sein) und ein Gerät zur Messung der Änderung der Energiequelle, nachdem diese mit der Probe in Wechselwirkung getreten ist (häufig ein Spektrophotometer oder Interferometer)..

Was sind einige Arten von Spektroskopie?

Es gibt so viele verschiedene Arten der Spektroskopie wie es Energiequellen gibt! Hier sind einige Beispiele:

Astronomische Spektroskopie

Energie von Himmelsobjekten wird verwendet, um ihre chemische Zusammensetzung, Dichte, Druck, Temperatur, Magnetfelder, Geschwindigkeit und andere Eigenschaften zu analysieren. Es gibt viele Energietypen (Spektroskopien), die in der astronomischen Spektroskopie verwendet werden können.

Atomabsorptionsspektroskopie

Die von der Probe aufgenommene Energie wird zur Beurteilung ihrer Eigenschaften verwendet. Manchmal bewirkt absorbierte Energie, dass Licht aus der Probe freigesetzt wird, was durch eine Technik wie Fluoreszenzspektroskopie gemessen werden kann.

Abgeschwächte Totalreflexionsspektroskopie

Dies ist die Untersuchung von Substanzen in dünnen Filmen oder auf Oberflächen. Die Probe wird ein- oder mehrmals von einem Energiestrahl durchdrungen und die reflektierte Energie wird analysiert. Die abgeschwächte Totalreflexionsspektroskopie und die verwandte Technik, die als frustrierte Mehrfach-Innenreflexionsspektroskopie bezeichnet wird, werden zur Analyse von Beschichtungen und opaken Flüssigkeiten verwendet.

Elektronenparamagnetische Spektroskopie

Dies ist eine Mikrowellentechnik, die auf der Aufteilung elektronischer Energiefelder in ein Magnetfeld basiert. Es wird verwendet, um Strukturen von Proben zu bestimmen, die ungepaarte Elektronen enthalten.

Elektronenspektroskopie

Es gibt verschiedene Arten der Elektronenspektroskopie, die alle mit der Messung von Änderungen der elektronischen Energieniveaus verbunden sind.

Fourier-Transformations-Spektroskopie

Hierbei handelt es sich um eine Familie von spektroskopischen Techniken, bei denen die Probe für kurze Zeit mit allen relevanten Wellenlängen gleichzeitig bestrahlt wird. Das Absorptionsspektrum wird durch Anwendung einer mathematischen Analyse auf das resultierende Energiemuster erhalten.

Gammastrahlenspektroskopie

Gammastrahlung ist die Energiequelle bei dieser Art von Spektroskopie, einschließlich Aktivierungsanalyse und Mossbauer-Spektroskopie.

Infrarot-Spektroskopie

Das Infrarot-Absorptionsspektrum einer Substanz wird manchmal als molekularer Fingerabdruck bezeichnet. Obwohl häufig zur Identifizierung von Materialien verwendet, kann Infrarotspektroskopie auch zur Quantifizierung der Anzahl absorbierender Moleküle verwendet werden.

Laserspektroskopie

Absorptionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie, Raman-Spektroskopie und oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie verwenden üblicherweise Laserlicht als Energiequelle. Laserspektroskopien geben Auskunft über die Wechselwirkung von kohärentem Licht mit Materie. Laserspektroskopie weist im Allgemeinen eine hohe Auflösung und Empfindlichkeit auf.

Massenspektrometer

Eine Massenspektrometerquelle erzeugt Ionen. Informationen über eine Probe können erhalten werden, indem die Dispersion von Ionen analysiert wird, wenn sie mit der Probe in Wechselwirkung treten, im Allgemeinen unter Verwendung des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses.

Multiplex- oder frequenzmodulierte Spektroskopie

Bei dieser Art der Spektroskopie wird jede aufgezeichnete optische Wellenlänge mit einer Audiofrequenz codiert, die die ursprüngliche Wellenlängeninformation enthält. Ein Wellenlängenanalysator kann dann das ursprüngliche Spektrum rekonstruieren.

Raman-Spektroskopie

Raman-Streuung von Licht durch Moleküle kann verwendet werden, um Informationen über die chemische Zusammensetzung und die Molekülstruktur einer Probe bereitzustellen.

Röntgenspektroskopie

Diese Technik beinhaltet die Anregung innerer Elektronen von Atomen, was als Röntgenabsorption angesehen werden kann. Ein Röntgenfluoreszenzemissionsspektrum kann erzeugt werden, wenn ein Elektron aus einem Zustand höherer Energie in die durch die absorbierte Energie erzeugte Lücke fällt.