Spektrometr: optický přístroj pro měření spektra elektromagnetického záření
Spektrometr — optický přístroj k měření spektra elektromagnetického záření; rozkládá záření podle vlnové délky, měří spektrální intenzitu a rozlišení, s aplikacemi v astronomii, chemii a průmyslu.
Spektrometr je obecný název pro optický přístroj používaný k měření vlastností světla v určité části elektromagnetického spektra. Termín se užívá v širokém smyslu pro zařízení, která rozkládají nebo jinak analyzují záření podle nějaké fyzikální veličiny (nejčastěji vlnové délky) a zaznamenávají závislost intenzity na této veličině.
Nezávislou proměnnou je obvykle vlnová délka. Měřenou veličinou bývá nejčastěji spektrální intenzita, avšak může to být i jiná charakteristika záření, například stav polarizace. Ve spektroskopii se spektrometry používají k vytváření a analýze spektrálních čar a k měření jejich vlnových délek a relativních intenzit. Pojem „spektrometr“ se vztahuje na přístroje pracující v různých oblastech spektra — od gama záření a rentgenového záření po infračervenou a delší vlnové délky — přičemž jednotlivé typy přístrojů jsou optimalizovány pro omezený rozsah vlnových délek.
Galerie obrázků
4 Obrázky
Stavba a princip
Základními částmi optického spektrometru bývají vstupní otvor nebo štěrbina, kolimátor, disperzní prvek (např. mřížka nebo hranol) a detektor. Alternativní konstrukce používají interferometr (Fourierova transformace) místo disperzního prvku. Moderní detektory zahrnují fotonásobiče, fotodiodové pole, CCD čipy nebo bolometry v infračervené oblasti. Konstrukce se volí podle požadavků na spektrální rozlišení, citlivost, rychlost měření a rozsah analyzovaného spektra.
Hlavní parametry
- Spektrální rozlišení: schopnost rozlišit blízké vlnové délky.
- Přesnost a stabilita kalibrace vlnové délky.
- Citlivost a šum (případně poměr signálu k šumu).
- Šířka pásma a propustnost (throughput) — ovlivňuje dobu expozice a měřitelný rozsah intenzit.
- Parazitní světlo a linearita detektoru.
Typy a použití
Existuje mnoho variant spektrometrů podle principu rozkladu záření a zamýšleného použití: hranolové a mřížkové spektrometry, echelle spektrometry pro vysoké rozlišení, Fourierovy transformy (FT) pro infračervenou oblast, a speciální přístroje pro dalekohledy nebo průmyslové aplikace. Spektrometry se používají v astronomii, analytické chemii, fyzice, environmentálním monitoringu, zdravotnických aplikacích i v průmyslové kontrole kvality.
V užším smyslu může pojem „spektrometr“ označovat i přístroje pro analýzu jiných veličin (např. hmotnostní spektrometry v chemii), kde je princip oddělení analyzované veličiny odlišný. Je proto vhodné rozlišovat podle kontextu, o kterou fyzikální veličinu se jedná.
Obecně platí, že každý konkrétní přístroj pracuje jen v části celkového spektra, protože pro různé oblasti jsou nutné odlišné techniky a materiály. Pod optickými frekvencemi (tj. na mikrovlnných, rádiových a zvukových frekvencích) je spektrální analyzátor úzce souvisejícím elektronickým zařízením, které plní obdobnou funkci — rozkládá signál podle frekvence a měří jeho spektrální hustotu.
Spektroskopy
Spektrometry se používají při spektroskopické analýze k identifikaci materiálů. Spektroskopy se často používají v astronomii a některých odvětvích chemie. Rané spektroskopy byly jednoduše hranoly se stupnicemi označujícími vlnové délky světla. Moderní spektroskopy, jako jsou monochromátory, obvykle používají difrakční mřížku, pohyblivou štěrbinu a nějaký druh fotodetektoru, vše automatizované a řízené počítačem. Spektroskop vynalezli Gustav Robert Georg Kirchhoff a Robert Wilhelm Bunsen.
Referenční práce
- Jak pracovat se spektroskopem : příručka praktické manipulace se spektroskopy všech druhů
1882; Browning, John (1835-1925) NOT_IN_COPYRIGHT - online plný text ke stažení
Související stránky
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to spektrometr?
Odpověď: Spektrometr je optický přístroj používaný k měření vlastností světla v určité části elektromagnetického spektra.
Otázka: Co je nezávislou proměnnou ve spektrometru?
O: Nezávislou proměnnou ve spektrometru je obvykle vlnová délka světla.
Otázka: Jakou veličinu měří spektrometr?
Odpověď: Měřenou veličinou je nejčastěji intenzita světla, ale může to být i stav polarizace.
Otázka: K čemu slouží spektrometr?
Odpověď: Spektrometr se používá ve spektroskopii k vytváření spektrálních čar a měření jejich vlnových délek a intenzit.
Otázka: V jakém rozsahu vlnových délek může spektrometr pracovat?
Odpověď: Spektrometr je termín, který se používá pro přístroje pracující ve velmi širokém rozsahu vlnových délek, od gama záření a rentgenového záření až po vzdálené infračervené záření.
Otázka: Proč nějaký konkrétní přístroj pracuje pouze v malé části celkového rozsahu vlnových délek?
Odpověď: Každý konkrétní přístroj pracuje v malé části tohoto celkového rozsahu, protože se k měření různých částí spektra používají různé techniky.
Otázka: Jaké elektronické zařízení úzce souvisí se spektrometrem?
Odpověď: Pod optickými frekvencemi (tj. na mikrovlnných, rádiových a zvukových frekvencích) je spektrální analyzátor úzce příbuzným elektronickým zařízením.
Související články
Autor
AlegsaOnline.com Spektrometr: optický přístroj pro měření spektra elektromagnetického záření Leandro Alegsa
URL: https://cs.alegsaonline.com/art/92583