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.
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.
