Spektrometri on mittalaite tekee mahdolliseksi hajottaa havaittu määrä - valonsäde spektroskopiassa, tai molekyylien seoksen, esimerkiksi massaspektrometrialla - osaksi yksinkertainen elementtejä , jotka muodostavat sen spektri . On optiikka , se on kysymys saamiseksi erityisiä aallonpituudet muodostavan valonsäteen ( sähkömagneettisen spektrin ), kun taas, kemiallista seosta, se on kysymys, jotta saataisiin spesifinen massat kukin molekyyleistä (massaspektri). Spektrometrejä käytetään myös akustiikassa äänisignaalin koostumuksen analysointiin . Spektrien tutkimusta kutsutaan yleensä spektrometriaksi .
Tapauksessa optiikka (mutta se on myös totta kemia), "spektrometri" on termi, joka käytännössä tarkoittaa suuri perhe välineitä, joiden avulla voidaan skannata monenlaisia aallonpituuksia, gammasäteitä ja röntgenkuvat ja infrapuna . Jokainen spektrometrityyppi liittyy kuitenkin tiettyyn taajuuskaistaan ja vaatii erityistä tekniikkaa.
Käytetään erityyppisiä spektrometrejä:
Muuttuja mitattu on useimmiten intensiteetti valon mutta se voi myös olla, esimerkiksi, tila polarisaatio . Mitattu määrä on yleensä valon aallonpituus , joka normaalisti ilmaistaan metrin murto-osana, mutta joskus ilmaistaan jonkin yksikkönä, joka on suoraan verrannollinen fotonienergiaan , kuten taajuuteen tai elektronijännitteeseen , joka on kääntäen verrannollinen aallonpituuteen. Käytännössä aallonpituudet havaitaan spektriviivojen muodossa .
Yleensä laite toimii vain pienellä osalla spektriä johtuen eri tekniikoista, joita käytetään spektrin kunkin kaistan mittaamiseen. Optisten taajuuksien (eli mikroaaltojen ja radioaaltojen ) alapuolella käytetään läheisesti liittyvää elektronista laitetta, spektrianalysaattoria.
Spektrometrit tunnetaan spekt- käytetään spektroskooppinen analyysi tunnistaa materiaaleja. Spektroskooppeja käytetään usein tähtitieteessä ja joillakin kemian aloilla . Ensimmäiset spektroskoopit koostuivat yksinkertaisesti prismasta, jossa oli markkereita, jotka merkitsivät valon aallonpituuksia. Nykyaikaisissa spektroskoopeissa, kuten monokromaattoreissa , käytetään yleensä diffraktioristikkoa , liikkuvaa rakoa ja valosähköistä detektoria. Kaikki on automatisoitu ja hallittu tietokoneella. Spektroskoopin keksivät vuonna 1860 Gustav Kirchhoff ja Robert Wilhelm Bunsen .
Kun asia kuumennetaan hehku , se lähettää valoa, joka on ominainen atomi ainesosien kyseisen aineen. Viritetyn atomin lähettämä valo koostuu erilaisista, hyvin spesifisistä aallonpituuksista, joita voidaan pitää atomin sormenjäljinä . Esimerkiksi natriumilla on hyvin tyypillinen kaksinkertainen keltainen nauha (joka vastaa kuuluisaa "natriumdublettia"), joka tunnetaan nimellä natrium D-viivat 588,9950 ja 589,5924 nanometrillä : tämä väri on hyvin tiedossa niille, jotka ovat jo havainneet matalapaineisen natriumhöyryn lamppu .
Että spekt- alussa XIX th luvulla , tulevan valon läpi raon ja linssin diffraktio valo muuttuu ohut valonsäteet rinnakkain. Sitten valo kulki prisman läpi (kädessä pidetyissä spektroskoopeissa, yleensä Amici-prismassa ), joka taittoi valonsäteen spektriksi. Tätä kuvaa tarkasteltiin sitten putkessa asteikolla, joka mahdollisti transponoidun spektrikuvan mittaamisen.
Valokuvafilmin kehittyessä keksittiin tarkempi spektrografi. Se perustui samaan periaatteeseen kuin spektroskooppi, mutta siinä oli kamera katseluputken sijaan. Viime vuosina fotomonistinputken ympärille asennetut elektroniset piirit ovat korvanneet kameran, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen spektrografisen analyysin paljon suuremmalla tarkkuudella. Rivit photodetectors käytetään myös sijasta elokuvan spektrografinen järjestelmissä. Tällaisesta spektrianalyysistä tai spektroskopiasta on tullut tärkeä tieteellinen työkalu tuntemattoman aineen koostumuksen analysoimiseksi, tähtitieteellisten ilmiöiden tutkimiseksi ja tähtitieteellisten teorioiden kohtaamiseksi.
Spektrografi on väline, joka muuntaa saapuvan aallon taajuus spektri, tai yleensä sekvenssin tällaisen spektrin. Aaltojen tarkasta luonteesta riippuen on olemassa useita erilaisia laitteita, joita kutsutaan spektrografeiksi.
Optiikassa spektrografi erottaa tulevan valon sen aallonpituuden mukaan ja tallentaa saadun spektrin tiettyyn ilmaisimeen. Tämäntyyppinen spektrometri korvaa spektroskoopin tieteellisissä sovelluksissa.
Tähtitieteessä spektrografit ovat yleisessä käytössä. Ne on asennettu keskelle teleskooppia, joka voi olla maan tarkkailuteleskooppi tai kaukoputki avaruusaluksella .
Mars Exploration Rover ( MER ), joista kukin on Mini-TES - pienoiskoossa terminen emissio spektrometri (eli infrapuna-spektrometri ).
Ensimmäisissä spektrografeissa detektorina käytettiin valokuvapaperia. Luokittelu tähti spektrin , löytö pääjakson , jonka Hubble-Lemaître oikeuden ja Hubble sekvenssin kaikki suoritetaan spektrografit joka käyttää valokuvapaperia. Fytokromi , väriainetta johdettu kasveista , havaittiin käyttäen spektrografin että käytetään eläviä kasveja kuten ilmaisin.
Uudemmissa spektrografeissa käytetään elektronisia ilmaisimia, kuten CCD-valokuva-antureita, joita voidaan käyttää sekä ultravioletti- että näkyvään valoon . Ilmaisimen tarkka valinta riippuu mitattavan valon aallonpituuksista.
Esimerkiksi IRS ( infrapunaspektrografi ) Spitzer-avaruusteleskoopilla on spektrografi, joka tuottaa säteilyspektrit välillä 5 um - 38 um . Tuleva James-Webb-avaruusteleskooppi sisältää sekä lähi-infrapunaspektrografin ( NIRSpec ) että keski-infrapunaspektrometrin ( MIRI ).
Tikkaat- spektrografissa käytetään yleensä kolmea diffraktiivista optiikkaa: diffraktioristikko ja kaksi prismaa. Siksi valo siepataan sisääntulopisteen kautta, ei rakon läpi, ja toinen CCD-anturi tallentaa spektrin.
Normaalisti voidaan odottaa lukevan spektri diagonaalista, mutta kun molemmilla ritilöillä on riittävä sävelkorkeus ja toinen on konfiguroitu siten, että vain ensimmäinen järjestys voidaan erottaa, kun taas toinen on määritetty hajottamaan useita korkeammista järjestyksistä, saada hyvin erotettu spektri pienelle tavalliselle CCD-valokuvakennolle . Pienen anturin käytöllä on myös se etu, että kollimaattoria ei tarvitse korjata kooman tai astigmatismin suhteen , koska pallopoikkeamaa voidaan pitää nollana.
Akustiikka, spektrografin muuntaa ääniaalto tulee äänen spektri . Ensimmäinen akustinen Spektrografi kehitettiin aikana toisen maailmansodan , jonka Bell Puhelimet Laboratories , ja on laajalti käytetty puheen tieteen , fonetiikan , akustiikka ja audiologia tutkimusta , jotka sittemmin korvattu tekniikoilla. Digitaalinen signaalinkäsittely .