Спектроскопија

Извор: Wikipedija
Пређи на навигацију Пређи на претрагу
Спектар пламена алкохола

Спектроскопија је знаност која проучава интеракцију електромагнетског зрачења и материје. Спектроскопија се користи у многим гранама природних знаности јер даје информације о грађи и саставу твари, њезиној температури, тлаку. Спектроскопија може дати информације о динамици проматраног сустава. Вјеројатно најшира употреба спектроскопије је у аналитичке сврхе. Спектроскопија се најчешће дијели према спектралном подручју, а то често овиси о грани знаности која користи дотичну спектроскопију. Као резултат спектроскопског истраживања добива се спектар.

У електромагнетном спектру који се протеже од гама зрака до радио-вала, видљива свјетлост обухваћа тек један мали дио. Испод сваке области назначени су опсези валних дужина: гама-зраке ~ 0,01 нм, х-зраке ~ 1 нм, ултраљубичасте зраке ~ 100 нм, видљива свјетлост ~400-700 нм, инфрацрвени зраке ~ 1 мм-1 цм и радио-валови 1 м - 1 км

Спектроскопија је врло развијена дисциплина и дијели се на бројне поддисциплине према:

  • врсти зрачења тј. фреквенцији (радио, микровална, терахерцна, инфрацрвена, видљива, ултраљубичаста, рендгенска, гама)
  • нивоу интеракција (нуклеарна, атомска, молекуларна, агрегацијска)
  • проналазачу (Месбауерова, Раманова...)
  • техници (Фуријеова, резонантна, ласерска, кохерентна, емисијска, апсорпцијска)

Из овога се стјече утисак да је број метода много већи од стварног. Таблица у сљедећем одломку даје бољи увид у везе међу разним методама и њиховим особинама.

Веза међу спектроскопским методама и валним дужинама

[уреди | уреди извор]
ЕМ зрачење Вална дужина Фреквенција Вални број у цм-1 Енергија у кЈ/мол основне особине Спектроскопска метода
Радио-валови 100 – 1 м 3 МХз – 300 МХз 10-4 – 0,01 10-6 – 10-4 Прелази нукеарних спинова НМР спектроскопија (или радиоспектроскопија)
Радио-валови 1 м – 1 цм 300 МХз – 30 ГХз 0,01 – 1 10-4 – 0,01 Прелази електронских спинова Електронска спинска резонанција (ЕСР/ЕПР)
Микровалови 1 цм – 100 µм 30 ГХз – 3*1012 1 – 100 0,01 – 1 Прелази у ротацијским стањима Микровална спектроскопија
Инфрацрвено зрачење 100 µм – 1 µм 3*1012Хз – 3*1014Хз 100 – 104 1 – 100 Промјена вибрацијских стања Вибрацијска спектроскопија; (Инфрацрвена спектроскопија (ИР) и Раманова спектроскопија)
Видљиво зрачење; УВ-зрачење 1 µм – 10 нм 3*1014Хз – 3*1016Хз 104 - 106 100 – 104 Промјена стања вањских електрона УВ/ВИС-спектроскопија (УВ/Вис), Флуоросцентна спектроскопија; Ултрабрза спектроскопија; Атомска спектроскопија
Рендгенско зрачење 10 нм – 100 пм 3*1016Хз – 3*1018Хз 106 – 108 104 – 106 Промјена стања унутрашњих електрона Рендгенска спектроскопија (XРС); Електронска спектроскопија; Ожеова електронска спектроскопија (АЕС); Мößбауерова спектроскопија
Гама зрачење 100 пм – 1 пм 3*1018Хз – 3*1020Хз 108 – 1010 106 – 108 Промјена нуклеарних стања (нуклеонски прелази) ) Гама спектроскопија

Интеракција електромагнетског зрачења и материје

[уреди | уреди извор]

Сви феномени који се проматрају у спектроскопији, објашњавају се с неколико могућих појава интеракције електромагнетског зрачења и материје. Сустав који ступа у интеракцију с електромагнетским зрачењем мора садржавати дискретне енергијске разине. По Бохровом увјету, разлика између енергијских разина сустава мора бити једнака енергији фотона електромагнетског зрачења који ступа у интерацију са суставом.

Схема апсорпције зрачења

Апсорпција зрачења

[уреди | уреди извор]

Сустав апсорбира фотон. Послије апсорпције зрачења, сустав остаје у побуђеном стању.

Схема спонтане емисије зрачења

Спонтана емисија

[уреди | уреди извор]

Сустав, који је у побуђеном стању, спонтано се враћа у основно стање или побуђено стање ниже енергије, емитирањем фотона. Енергија фотона, по Бохровом увјету, одговара разлици енергија стања сустава прије и послије спонтане емисије.

Схема стимулиране емисије зрачења

Стимулирана емисија

[уреди | уреди извор]

Сустав у побуђеном стању, интереагира с фотоном, чија је енергија једнака енергији побуђеног стања, емитирањем новог фотона. Емитирани фотон је кохерентан с фотоном који је изазвао интеракцију: фотони имају једнаку енергију, фазу, смјер и усмјерење.

Схема Раyлеигховог распршења зрачења

Раyлеигхово распршење

[уреди | уреди извор]

Фотон који одлази од сустава, након Раyлеигховог распршења, има исту енергију као и фотон који је дошао на сустав, али има различит смјер. Сустав има једнаку енергију прије и послије Раyлеигховог распршења.

Схема Рамановог распршења зрачења

Раманово распршење

[уреди | уреди извор]

Фотон који одлази од сустава нема једнаку енергију као и фотон који је дошао на сустав. Сустав Рамановим распршењем добива или губи енергију. Разлика у енергији сустава, прије и након Рамановог распршења одговара разлици енергија долазећег и одлазећег фотона. Уколико одлазећи фотон има нижу енергију од долазећег фотона (сустав је распршењем добио енергију), распршење се назива Стокесово распршење, у супротном случају распршење се назива антистокесово распршење.

Схема процеса ионизације

Ионизација

[уреди | уреди извор]

Фотон се апсорбира на суставу (атому, молекули, кристалу ...), а његова енергија се троши на емитирање електрона. Сустав се након ионизације обично налази у побуђеном стању. Енергија фотона је једнака суми енергија везања електрона за сустав, кинетичке енергије електрона и разлици енергија сустава прије и посије ионизације. Ионизација се може догодити једино ако је енергија фотона већа од енергије везања електрона за сустав.

Схема Аугеровог ефекта

Аугеров ефект

[уреди | уреди извор]

Фотон се апсорбира на сустав побуђивањем сржног електрона у неко побуђено стање. Сустав се релаксира емисијом другог електрона који има мању енергију везања (валентног електрона). Аугеров ефект се разликује од ионизације јер емитирани електрони имају точно одређене кинетичке енергије.

Схема Цомптоновог ефекта

Цомптонов ефект

[уреди | уреди извор]

Фотон се нееластично судари с електроном (или неком другом честицом), при чему се дио енергије фотона пренесе на електрон. Сума енергије фотона и кинетичке енергије електрона прије судара мора бити једнака истој суми послије судара. При квантној теорији при судару један дио енергије електрону слично као при еластичном судару класичних честица па је његова енергија након расијања Е*<Е прије расијања.

Схема стварања пара честица-античестица

Стварање парова

[уреди | уреди извор]

Интеракцијом фотона с материјом стварају се парови честица-античестица. Енергија фотона троши се на масу пара честица-античестица и на њихову кинетичку енергију. Према томе стварање парова се може догодити само онда када је енергија фотона већа од енергије која је еквивалентна маси пара честица-античестица.

Опћи принципи

[уреди | уреди извор]

За свако снимање спектра, потребно је имати: Извор зрачења, узорак, монокроматор и детектор. Електромагнетско зрачење се из извора усмјерава на узорак, који може апсорбирати, распршити, или рефлектирати свјетло. Уколико узорак емитира зрачење, извор зрачења је сам узорак. Зрачење са узорка се води према монокроматору, који пропушта само једну валну дуљину према детектору. Детектор примљено зрачење претвара у сигнал, који се може записати као спектар. Као монокроматор се у новије вријеме користи Мицхаелсонов интерферометар који пропушта више валних дуљина у даном времену. Спектар који се добије помоћу Мицхаелсоновог интерферометра се назива спектар у временској домени, а примјеном математичког поступка Фоуриерове трансформације тај се спектар претвара у спектар у фреквенцијској домени, који је једнак спектру добивеним класичним монокроматором.

Спектроскопија видљивог зрачења

[уреди | уреди извор]

Спектроскопија видљивог зрачења користи видљиву свјетлост као медиј проучавања.

Видљиво зрачење узрокује побуђење електона унутар атома, молекула, кристалних твари или аморфних твати. Спекроскопијом видљивог зрачења се проучавају ефекти проузроковани промјеном електронске структуре атома или молекула те њихова електронска структура, као и електронска структура кристалиничних и аморфних твари. Видљиво зрачење емитирају објекти чија је топлинска енергија атома или молекула једнака или већа енергији побуђења њихових електрона. Ти објекти морају бити на температури већој од око 1000 °Ц.

У кемији ова спектроскопија обухваћа и блиско ултраљубичасто зрачење, јер се за то оптичко подручје користе исте технике и исти материјали, а инструменти често могу снимати спектре у оба спектрална подручја. Таква спектроскопија се означава кратицом УВ-ВИС (енг. УлтраВиолет-ВИСибле).

Дио астрономије који проучава видљиво зрачење се назива оптичка астрономија.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Као извори зрачења користе се волфрамове жаруље, халогене жаруље, ксенонске жаруље. У ултраљубичастом подручју користе се деутеријске лампе. Као извор зрачења може послужити и ласер чија се вална дуљина може угађати. У случају ласера, није потребан монокроматор, јер ласер емитира зрачење точно одређене валне дуљине, која је пуно боља од свјетлости која излази из монокроматора. Спектроскопија која користи ласер се назива спектроскопија високог разлучивања. Синкротронско зрачење из синкротрона се користи као извор зрачења јер покрива широко спектрално подручје, и великог је интензитета. Понекад се може користити свјетло пламена или искре.

Оптички елементи

[уреди | уреди извор]
Кивета

У оптичкој астрономији најчешће се користе алуминизирана или посребрена зрцала. У кемији, гдје се уједно проучава и блиско ултраљубичасто зрачење, најчешће се користи кварцно стакло, које пропушта и видљиво и блиско ултраљубичасто зрачење. У специјалним случајевима користе се и други материјали, нпр. сафир. Узорак се ставља у специјалне посудице: кивете. Уколико узорак слабо апсорбира зрачење користе се кивете са суставом алуминијских, сребрних или златних зрцала које могу повећати оптички пут свјетла и на више десетака метара. Узорци се често анализирају као водене отопине.

Монокроматор

[уреди | уреди извор]

Као монокроматор се најчешће користи оптичка решетка. У старијим инструментима се користила и оптичка призма, али она је непрактична јер има нелинеарни лом свјетла.

Детектор

[уреди | уреди извор]

Први детектор који се користио било је око. Први спектроскопски уређаји били су једноставни монокроматори испред којих се стављао освјетљени узорак. Такав уређај се назива спектроскоп (грчки скопео = гледам). Фотографски филм и фотографске плоче се користе у спектроскопским уређајима названим спектрографи (грчки графо = пишем). У модерним спектроскопским уређајима, спектрометрима и спектрофотометрима, се користе фотомултипликатори, а рјеђе фотоосјетљиве диоде и ЦЦД детектори.

Спектроскопија инфрацрвеног зрачења

[уреди | уреди извор]

Спектроскопија инфрацрвеног зрачења (ИР спектроскопија) користи инфрацрвено зрачење као медиј проучавања.

Инфрацрвено зрачење емитирају молекуле захваљујући својим вибрацијама. Апсорбирањем инфрацрвеног зрачења молекулске вибрације се побуђују, па молекуле почињу јаче вибрирати. Због тога се инфрацрвена спектроскопија, заједно с рамановом спектроскопијом зове вибрацијска спектроскопија. Слободни атоми не емитирају инфрацрвено зрачење. Свака молекула има карактеристичне вибрације, које овисе о чврстоћама веза и масама дијелова молекула које вибрирају. Та чињеница даје инфрацрвеној спектроскопији велике аналитичке могућности јер је могуће одредити од којих се функционалних скупина молекула састоји. Како свака молекула има различити инфрацрвени спектар, инфрацрвена спектроскопија се користи при идентификацији твари. Како је топлинска енергија молекула већа од енергије вибрација, инфрацрвено зрачење емитирају објекти захваљујћи својој топлинској енергији. Вална дуљина емитираног зрачења овиси о температури према закону црног тијела.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Као извор зрачења користе се Нернстов или Глобаров штапић. то су комади керамике који се загријавају на одређену температуру.

Оптички елементи

[уреди | уреди извор]

Оптички елементи се обично раде од кристала натријевог клорида, калијевог клорида и сличних соли, а најчешће калијевог бромида. литијев флуорид је прозиран у највећем дијелу спектра. Ови материјали лако реагирају с влагом из зрака, па брзо постају замућени, па их је потребно полирати прије употребе. Текући узорци се користе између двију плочица калијевог бромида или неке друге соли, у облику танког филма. Крути узорци се самељу у прах и помијешају с прахом калијевог бромида. Добивена смјеса се спреша у пастилу, која се ставља у спектрофотометар. Прах крутих узорака се може помијешати и с органском текућином и користити као и текући узорак, али тада се, приликом анализе спектара, треба пазити на дијелове спектра које је узроковала органска текућина. Водене отопине се никад не користе јер вода апсорбира инфрацрвено зрачење, а материјали од којих су направљени оптички елементи су јако топљиви у води.

Монокроматор

[уреди | уреди извор]

Монокроматор је најчешће оптичка решетка, као и код спектроскопије видљивог зрачења. Призме се ријетко користе јер морају бити направљене од кристала неке соли.

Детектор

[уреди | уреди извор]

Детектор је термоосјетљиви отпорник, термистор. У специјалним случајевима се користи болометар: метални балон испуњен плином. Промјена температуре, узрокована инфрацрвеним зрачењем се детектира промјеном волумена плина у балону.

Раманова спектроскопија

[уреди | уреди извор]

Раманова спектроскопија користи нееластично распршење свјетла, Раманово распршење за прикупљање спектроскопских података. Електромагнетско зрачење, распршено на молекули, садржи двије компоненте које долазе од вибрација или ротација молекула. Раманови спектрофотометри користе извор монокроматског зрачења које је усмјерено на узорак. Зрачење, распршено под неким кутем (обично под 90º) води се на монокроматор, из којег се пропушта само једна вална дуљина. Скенирањем у подручју валних дуљина око валне дуљине извора зрачења, добива се спектар. Спектар се састоји од једне линије великог интензитета, која одговара валној дуљини упадног зрачења (раyлеигхово распршење), те скупа врпци и/или линија при већим валним дуљинама (антистокесово распршење) и скупине врпци и/или линија при мањим валним дуљинама (Стокесово распршење) пуно мањег интензитета. Те скупине линија одговарају вибрацијском и/или ротацијском спектру молекуле. Енергија спектроскопског пријелаза се одређује разликом енергија из Стокесове или антистокесове врпце и валне дуљине упадног, монокроматског зрачења. Како су Стокесове и антистокесове врпце пуно мањег интензитета од Раyлеигховог распршеног зрачења, потребно је примијенити извор зрачења великог интензитета. Стокесово и антистокесово распршење овисе о промјени поларизабилности молекула у времену, па раманов спектар показују само оне вибрације и ротације молекула које мијењају поларизабилност молекуле. Зато у Рамановом и инфра црвеном спектру, исте врпце обично имају различите интензитете, а понекад су у једном од тих спектара потпуно невидљиве. Зато се инфрацрвена и Раманова спектроскопија сматрају комплементарнима. Раманова спектроскопија има велику предност над инфрацрвеном спектроскопијом јер се раманови спектри могу снимати у воденим отопинама.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Као извори зрачења, најчешће се користе ласери јер дају монокроматско зрачење великог интензитета. Најчешће се користе ласери који раде у видљивом подручју, а рјеђе ултраљубичасти или инфрацрвени ласери. Најчешће кориштен је аргонски ласер. Некад су се користиле живине лампе, јер се њихово зрачење састоји од неколико линија од којих једна линија има јако велики интензитет.

Оптички елементи

[уреди | уреди извор]

За раманову спектроскопију користе се оптички елементи који пропуштају видљиво, или у случају ултраљубичастог или инфрацрвеног ласера – ултраљубичасто, односно инфрацрвено зрачење. Оптички елементи су најчешће од стакла оптичке квалитете. Узорци се стављају у кивете које су сличне киветама за УВ-ВИС спектроскопију.

Монокроматор

[уреди | уреди извор]

За Раманову спектроскопију, користе се монокроматори као и у УВ-ВИС спектроскопији: оптичка решетка или оптичка призма.

Детектор

[уреди | уреди извор]

Као детектор, најчешће се користи фотомултипликатор. Користе се и фотоосјетљиве диоде или ЦЦД чипови.

Микровална спектроскопија

[уреди | уреди извор]

Микровална спектроскопија користи микровално зрачење као медиј проучавања.

Микровално зрачење емитирају и апсорбирају ротације молекула које имају диполни момент. Микровално зрачење емитирају и апсорбирају атоми с неспареним електронима у магнетском пољу, али они су предмет проучавања електронске спинске резонанције. Микровално зрачење емитирају објекти који имају температуру свега неколлко ступњева изнад аполутне нуле, па се у астрономији користи за проучавање позадинског зрачења, зрачења црног тијела самог свемира. Ротације молекула овисе о моменту тромости молекуле, која овиси о њеној геометрији. Микровалном спектроскопијом се могу одредити геометријски параметри. Геометријски параметри молекуле, одређени микровалном спектроскопијом, сматрају се најточнијима, јер остале методе не могу постићи такав ступањ прецизности. Микровалном спектроскопијом се могу јако точно измјерити диполни моменти молекула, као и проучавати електрична својства молекула. Микровална спектроскопија се може користити при идентификацији узорака, али није толико погодна као инфрацрвена спектроскопија или дифракција на поликристалиничном узорку, јер захтијева узорак у плинској фази.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Као извор зрачења се користи радиофреквенцијски осцилатор.

Узорак је увијек увијек у плинској фази јер молекуле морају слободно ротирати како би се снимио ротацијски спектар.

Спектроскопија далеког ултраљубичастог зрачења

[уреди | уреди извор]

Спектроскопија далеког ултраљубичастог зрачења користи ултраљубичасто зрачење кратке валне дуљине, знано као и далеко ултраљубичасато зрачење или вакуумско ултраљубичасто зрачење као медиј проучавања. Ово зрачење узрокује пубуђење електрона у висока енергијска стања: тзв. Рyдбергове орбитале. Ова спектроскопија се користи за проучавање високопобуђених молекула. Ова спектроскопија се означава с ВУВ (Вацуум УлтраВиолет). Објекти који емитирају ултраљубичасто зрачење морају бити загријани на екстремно високе температуре, па се користи у астрономији за проучавање врућих звијезда, звјезданих корона и врућих маглица.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Извори зрачења у далеком ултраљубичастом подручју су лампе са електричним избојем у неком плину.

Оптички елементи

[уреди | уреди извор]

Као оптички елементи се користе алуминизирана или посребрена зрцала. Далеко ултраљубичасто зрачење полако оштећује металне превлаке на зрцалима па се оне требају редовито обнављати. Како нити један материјал, па чак ни зрак, не пропушта далеко ултраљубичасто зрачење, цијела апаратура се одржава под вакуумом, а узорак се убацује као плин под ниским тлаком. Астрономски инструменти за далеко ултраљубичасто зрачење морају бити монтирани на сателите, високо изнад атмосфере.

Монокроматор

[уреди | уреди извор]

Као монокроматори служе оптичке решетке. Како је тешко израдити назубљења решетки величине валне дуљине далеког ултраљубичастог зрачења, обично се користе виши редови дифракције решетке.

Детектор

[уреди | уреди извор]

Детектор је фотомултипликатор, канални мултипликатор (цханнелтрон).

Нуклеарна магнетска резонанција

[уреди | уреди извор]

Нуклеарна магнетска резонанција (НМР) проучава радиовално зрачење које интерреагира с спиновима језгара у магнетском пољу. Неке атомске језгре имају спин и понашају се као мали магнети. У магнетком пољу се могу оријентирати у неколико оријентација које имају различите енергије. Енергије појединих оријентација овисе о јачини спинског момента језгре и о јакости магнетског поља. Апсорпција или емисија радиовалова мијења оријентацију језгре у магнетском пољу. Електронски омотачи засјењују магнетско поље, па свака језгра у атому с различитом електронском структуром, има друкчији одзив у НМР спектру. Језгре осјећају и магнетске моменте сусједних језгара, па је из НМР спектра могуће утврдити и број истовјетних атома у сусједству. На тај начин се из НМР спектра могу одредити структуре молекула. Спектар се може снимати у техници континуираног вала, гдје се користи магнетско поље константног интензитета и промјењива фреквенција радиовалног зрачења или непромјењива фреквенција и промјењиво магнетско поље. Модернији инструменти користе пулсне технике: Радиовално зрачење се пусти у облику кратког пулса, који садржи све фреквенције, а потом се прати слободно опадање магнетизације. Примјеном фоуриерове трансформације се добива НМР спектар. Ова техника има предности јер се примјеном различитих комбинација пулсева могу добити додатне информације из спектра. За снимање НМР спектра потребно је одабрати комбинацију јачине магнетског поља и радиовалне фреквенције за језгру сваког изотопа.

Најчешће кориштена језгра је протон, јер присутна у многим органским молекулама, и има велики магнетски момент.

Често кориштене језгре су и 13C, 15Н и 19Ф.

Као референтни узорак користи се тетраметилсилан.

Апаратура

[уреди | уреди извор]

НМР спектрометар се састоји о великог магнета који ствара магнетско поље те двију завојница; једна служи за производњу узбудног радиовалног зрачења, а друга служи као детектор. Како разлучивање инструмента овиси о јакости магнетског поља, данас се користе суперјаки, суправодљиви магнети јакости и 20 Т]].

Електронска спинска резонанција

[уреди | уреди извор]

Електронска спинска резонанција или електронска парамагнетска резонанција (ЕСР, ЕПР) проучава микровално зрачење које је емитирано или апсорбирано од неспарених електрона у магнетском пољу. Спин електронима даје магнетски момент. Спарени електрони поништавају своје магнетске моменте, па електронску спинску резонанцију показују само молекуле које имају неспарене електроне. Електронска спинска резонанција функционира на исти начин као и нуклеарна магнетска резонанција, само се умјесто језгара детектирају неспарени електрони. Како електрони имају пуно вечи магнетски момент од језгара, потребно је слабије магнетско поље и већа фреквенција. ЕСР је јако осјетљива: може детектирати врло ниске концентрације слободних радикала, мање од један дио на милијун.

Фотоелектронска спектроскопија

[уреди | уреди извор]

Фотоелектронска спектроскопија није класична спектроскопија јер не проматра електромагнетско зрачење које је молекула апсорбирала или емитирала, већ проматра електроне које је молекула испустила услијед дјеловања електромагнетског зрачења. Како елекромагнетско зрачење мора имати довољну енергију за ионизацију молекуле, користи се вакуумско ултраљубичасто зрачење. Зрачење мора бити монокроматско. Рјеђе се користи и рендгенско зрачење. Вакуумско ултраљубичасто зрачење има довољну енергију за ионизацију валентних електрона, па се примјеном тог зрачења, могу видјети само ионизације валентних електрона те одредити енергије њихових орбитала. Примјеном рендгенског зрачења, могу се ионизирати и сржни електрони. Примјеном рендгенског зрачења не може се постићи разлучивање, као примјеном вакуумског ултраљубичастог зрачења. Како електрони утјечу једни на друге, енергије сржних електрона у мањој мјери овисе и о вањским електронима, а тако и о електронском окружењу атома. На тај начин је могуће анализирати структуре молекула. Фотоелектронска спектроскопија која користи рендгенско зрачење, назива се и ЕСЦА (Елецтрон Спецтросцопy фор Цхемицал Аналyсис). Фотоелектронска спектроскопија се заснива на фотоелектричном ефекту. Енергија електрона, избаченог из молекуле је једнака енергији електромагнетског зрачења, умањеној за енергију везања електрона који је избачен, те енергија вибрације и ротације молекуле. У фотоелектронском спектру се виде енергије енергије електрона, а ако спектар има довољно велико разлучивање, могуће је видјети и вибрацијску структуру.

Извори зрачења

[уреди | уреди извор]

Извори зрачења су лампе с електричним избојима у водику, душику или неком другом, најчешће плементом, плину. Најчешће се користе хелијеве лампе јер дају зрачење најкраће валне дуљине, па се помоћу њих могу анализирати орбитале најниже енергије. Овисно о увјетима рада лампе могу се добити двије спектралне линије: Хе I при 21,21 еВ или Хе II при 40,8 еВ. У неким увјетима, може се користити и монокроматско зрачење, добивено из монокроматора, али то је ограничено на релативно мале интензитете и ниске валне дуљине далеког ултраљубичастог зрачења. У новије вријеме користе се и ласери који раде у далеком ултраљубичастом подручју. У рендгенском подручју користе се катодне цијеви.

Апаратура

[уреди | уреди извор]

Спектрофотометар се мора одржавати у високом вакууму јер би било каква атмосфера апсорбирала вакуумско ултраљубичасто зрачење и спријечила би несметани пролазак електрона према детектору. Узорак, који се мора довести у плиновито стање, се пропушта у вакуумску комору кроз малу сапницу, тако да у комори обликује молекулски сноп. Вакуумско ултраљубичасто зрачење се усмјерава на молекулски сноп под правим кутом. Електрони, који су емитирани из молекулског снопа, пролазе између пара електрода с одређеним потенцијалом или кроз магнетско поље. Због дјеловања електричног или магнетског поља, само електрони с точно одређеном енергијом могу проћи кроз електроде или магнет. Промјеном јакости електричног односно магнетског поља, мијењају се увјети при којима могу проћи електрони различитих енергија, па се на тај начин остварује снимање спектра. Детектор је канални мултипликатор (цханнелтрон).

Мößбауерова спектроскопија

[уреди | уреди извор]

Мößбауерова спектроскопија користи гама зрачење као предмет проучавања. Гама зрачење може побудити атомске језгре. Спрезање спина језгре с орбиталном кутном количином гибања електрона узрокује цијепање енергијских разина језгре. Цијепање енергијских разина је занемариво у успоредби с енергијским разинама језгре односно енергијама гама зрачења. Мößбауерова спектроскопија користи извор монокроматског гама зрачења, чије зрачење се усмјерава на узорак. Детектором, иза узорка, се проматра апсорпција гама зрачења. Мößбауерова спектроскопија се користи за испитивање одређених кемијских спојева, кристала и аморфних твари.

Извор зрачења и апаратура

[уреди | уреди извор]

Како не постоји погодни умјетни извор монокроматског гама зрачења, користи се зрачење радиоактивних изотопа. Одабир валне дуљине обавља се промјеном валне дуљине кориштењем допплеровог ефекта. То се постиже постављањем извора или узорка на помичну платформу. Одабирањем релативне брзине гибања извора и узорка, одабире се вална дуљина.

Детектор

[уреди | уреди извор]

Као детектори, користе се детектори за гама зрачење: сцинтилацијски бројачи, Геигеров бројач и полуводички детектори.

Остале технике

[уреди | уреди извор]

Под спектроскопске технике можемо убројити и масену спектрометрију, акустичку спектроскопију, диелектричну спектроскопију, механичку спектроскопију и радиометријске технике, иако оне немају везе с електромагнетским спектром. Резултат тих метода је спектар (масени спектар, спектар звучних валова, спектар фреквенција електричног поља, спектар фреквенција механичког напрезања, спектар , , , зрачења...), па их увјетно можемо убројити у спектроскопију.

Вањске везе

[уреди | уреди извор]
Остали пројекти
У Wикимедијиној остави има још материјала везаних за: Спектроскопија