Спектрометр – электромагниттик нурлануунун спектрин талдоо үчүн колдонулуучу илимий аспап, ал жарыктын интенсивдүүлүгүнүн толкун узундугуна карата бөлүштүрүлүшүн чагылдырган спектрограф катары нурлануунун спектрин көрсөтө алат (y огу – интенсивдүүлүк, x огу – толкун узундугу. /жарыктын жыштыгы).Жарык спектрометрдин ичиндеги түзүүчү толкун узундуктарына нур бөлгүчтөр аркылуу ар түрдүүчө бөлүнөт, алар көбүнчө сынуу призмалары же дифракциялык торлор 1-сүрөт.
1-сүрөт лампочканын жана күн нурунун спектри (солдо), тордун жана призманын нурлануу принциби (оңдо)
Спектрометрлер жарык булагынын эмиссия спектрин түздөн-түз изилдөө аркылуу же жарыктын материал менен өз ара аракеттешүүсүнөн кийин чагылдырылышын, жутулушун, өтүшүн же чачырашын талдоо аркылуу оптикалык нурлануунун кеңири диапазонун өлчөөдө маанилүү ролду ойнойт.Жарык менен заттын өз ара аракеттешүүсүнөн кийин спектр белгилүү бир спектрдик диапазондун же белгилүү бир толкун узундугунун өзгөрүшүн сезет жана спектрдин өзгөрүшүнө жараша заттын касиеттери сапаттык же сандык жактан талданышы мүмкүн, мисалы, биологиялык жана химиялык анализ. кандын жана белгисиз эритмелердин составы жана концентрациясы, ошондой эле материалдардын молекуласын, атомдук түзүлүшүн жана элементардык курамын талдоо 2-сүрөт.
2-сүрөт Майлардын ар кандай түрлөрүнүн инфракызыл абсорбциялык спектрлери
Алгач физика, астрономия, химияны изилдөө үчүн ойлоп табылган спектрометр азыр химиялык инженерия, материалдарды анализдөө, астрономия илими, медициналык диагностика жана биосезүү сыяктуу көптөгөн тармактарда эң маанилүү аспаптардын бири болуп саналат.17-кылымда Исаак Ньютон призмадан ак жарыктын шооласын өткөрүү менен жарыкты үзгүлтүксүз түстүү тилкеге бөлө алган жана бул натыйжаларды сүрөттөө үчүн биринчи жолу “Спектр” сөзүн колдонгон.
3-сүрөт Исаак Ньютон күн нурунун спектрин призма менен изилдейт.
19-кылымдын башында немис окумуштуусу Йозеф фон Фраунгофер (Франхофер) призмалар, дифракциялык тешиктер жана телескоптор менен биригип, күндүн нурларынын спектрин анализдөө үчүн колдонулган жогорку тактыктагы жана тактыктагы спектрометрди жасаган. Күндүн жети түстүү спектри үзгүлтүксүз эмес, анын үстүндө бир катар кара сызыктар (600дөн ашык дискреттик сызыктар) бар экенин биринчи жолу байкаган, атактуу «Франкенгофер сызыгы» катары белгилүү.Ал бул сызыктардын эң айырмаланганын A, B, C…H деп атаган жана B жана H ортосунда 574 сызык санаган, бул күн спектриндеги ар кандай элементтердин сиңирүүсүнө туура келет. 5-сүрөт. Ошол эле учурда Фраунгофер ошондой эле адегенде сызык спектрлерин алуу жана спектрдик сызыктардын толкун узундугун эсептөө үчүн дифракциялык торду колдонуу керек.
4-сүрөт. Адам менен каралуучу алгачкы спектрометр
5-сүрөт Fraun Whaffe сызыгы (лентадагы кара сызык)
Сүрөт 6 Күн спектри, Фраун Вольфель сызыгына туура келген ойуу бөлүгү менен
19-кылымдын орто ченинде немис физиктери Кирхгоф жана Бунсен Гейдельберг университетинде жана Бунсендин жаңыдан иштелип чыккан жалын куралы (Бунсен күйгүзгүч) менен бирге иштешип, ар кандай химиялык заттардын өзгөчө спектрдик сызыктарын белгилеп, биринчи спектралдык анализди жүргүзүшкөн. (туздар) Бунсен күйгүзүүчү отуна чачылган анжир.7. Спектрлерди байкоо аркылуу элементтердин сапаттык экспертизасын ишке ашырышты жана 1860-жылы сегиз элементтин спектрлеринин ачылышын жарыялашты жана бул элементтердин бир нече табигый кошулмаларда бар экендигин аныкташты.Алардын ачылыштары спектроскопиялык аналитикалык химиянын маанилүү тармагын түзүүгө алып келди: спектроскопиялык анализ
Fig.7 Жалын реакциясы
20-кылымдын 20-жылдарында индиялык физиги С.В.Раман спектрометрди колдонуп, органикалык эритмелердеги жарыктын жана молекулалардын ийкемсиз чачыроо эффектин ачкан.Ал түшкөн нур жарык менен өз ара аракеттенгенден кийин жогорку жана төмөнкү энергия менен чачыраарын байкаган, ал кийинчерээк Раман чачыратуу 8-сүрөт деп аталат. Жарык энергиясынын өзгөрүшү молекулалардын микроструктурасын мүнөздөйт, ошондуктан Раман чачыратуу спектроскопиясы материалдарда, медицинада, химияда кеңири колдонулат. жана башка тармактарда заттардын молекулярдык түрүн жана структурасын аныктоо жана талдоо.
8-сүрөт Жарык молекулалар менен өз ара аракеттенгенден кийин энергия жылыйт
20-кылымдын 30-жылдарында америкалык илимпоз доктор Бекман биринчи жолу толук абсорбция спектрин картага түшүрүү үчүн ар бир толкун узундугунда ультра кызгылт көк спектрдин жутулушун өз-өзүнчө өлчөөнү, ошону менен эритмедеги химиялык заттардын түрүн жана концентрациясын ачууну сунуш кылган.Бул өткөргүч сиңирүүчү жарык жолу жарык булагынан, спектрометрден жана үлгүдөн турат.Учурдагы эритменин курамы жана концентрациясын аныктоонун көбү ушул берүү абсорбция спектрине негизделген.Бул жерде жарык булагы үлгүгө бөлүнөт жана призма же тор сканерден өтүп, ар кандай толкун узундуктарын алуу үчүн 9-сүрөт.
Fig.9 Абсорбцияны аныктоо принциби –
20-кылымдын 40-жылдарында биринчи түз аныктоочу спектрометр ойлоп табылган жана биринчи жолу фотокөбөйтүүчү түтүктөр PMTs жана электрондук приборлор толкун узундугуна каршы спектрдик интенсивдүүлүктү түздөн-түз окуй алган салттуу адамдын көзүнө байкоо же фотопленканы алмаштырды. 10. Ошентип, спектрометр илимий аспап катары колдонууга ыңгайлуулугу, сандык өлчөө жана сезгичтиги боюнча убакыттын ичинде бир топ жакшырды.
Сүрөт 10 Фотокөбөйтүүчү түтүк
20-кылымдын орто ченинен аяк ченинде спектрометрдик технологиянын өнүгүшү оптоэлектрондук жарым өткөргүч материалдардын жана приборлордун өнүгүшүнөн ажырагыс болгон.1969-жылы Белл лабораториясынан Виллард Бойл жана Джордж Смит CCD (Заряддоочу аппарат) ойлоп табышкан, ал андан кийин 1970-жылдары Майкл Ф.Виллард Бойл (солдо), Джордж Смит 11-сүрөттө көрсөтүлгөн CCD (2009) ойлоп табуусу үчүн Нобель сыйлыгын жеңип алды. 1980-жылы Япониядагы NEC компаниясынан Нобуказу Тераниши стационардык фотодиодду ойлоп тапты, ал сүрөттүн ызы-чуу катышын бир топ жакшыртты жана резолюция.Кийинчерээк, 1995-жылы НАСАнын кызматкери Эрик Фоссум CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) сүрөт сенсорун ойлоп тапкан, ал окшош CCD сүрөт сенсорлоруна караганда 100 эсе аз энергия керектейт жана өндүрүштүн баасы бир топ төмөн.
11-сүрөт Уиллард Бойл (солдо), Джордж Смит жана алардын CCD (1974)
20-кылымдын аягында жарым өткөргүчтүү оптоэлектрондук чиптерди иштетүү жана өндүрүү технологиясын өркүндөтүү, өзгөчө спектрометрлерде CCD жана CMOS массивдерин колдонуу менен 12-сүрөт, бир экспозициянын астында спектрлердин толук спектрин алууга мүмкүн болот.Убакыттын өтүшү менен спектрометрлер, анын ичинде түстөрдү аныктоо/өлчөө, лазердик толкун узундугун анализдөө жана флуоресценттик спектроскопия, LED сорттоо, сүрөттөө жана жарыктандыруу сезгич жабдуулары, флуоресценттик спектроскопия, Раман спектроскопиясы жана башкалар менен чектелбестен, кеңири спектрде кеңири колдонула баштады. .
12-сүрөт. Ар кандай CCD чиптери
21-кылымда спектрометрлердин ар кандай түрлөрүн конструкциялоо жана жасоо технологиясы акырындык менен жетилип, турукташты.Турмуштун бардык чөйрөлөрүндө спектрометрлерге болгон суроо-талаптын өсүшү менен спектрометрлердин өнүгүшү тезирээк жана тармакка мүнөздүү болуп калды.Кадимки оптикалык параметр индикаторлорунан тышкары, ар кандай тармактарда көлөмдүн көлөмүнө, программалык камсыздоо функцияларына, байланыш интерфейстерине, жооп берүү ылдамдыгына, туруктуулукка жана ал тургай спектрометрлердин чыгымдарына ылайыкташтырылган талаптар бар, бул спектрометрди иштеп чыгууну диверсификациялашты.
Посттун убактысы: Ноябр-28-2023