Spektrometr elektromagnit nurlanish spektrini tahlil qilish uchun ishlatiladigan ilmiy asbob (Y o'qi - bu to'lqin uzunligiga qarab yorug'lik spektrini aks ettirishi mumkin (ya o'qi - bu to'lqin uzunligi /yorug'lik chastotasi).Yorug'lik spektrometr ichidagi to'lqin uzunliklari bo'yicha turli xil bo'linadi, ular odatda sindirish prizmalari yoki diffraktsiya panjaralari bo'lgan nur ajratgichlar orqali 1-rasm.
1-rasm Lampochka va quyosh nuri spektri (chapda), panjara va prizmaning nurni ajratish printsipi (o'ngda)
Spektrometrlar yorug'lik manbasining emissiya spektrini to'g'ridan-to'g'ri tekshirish yoki yorug'likning material bilan o'zaro ta'siridan keyin aks etishi, yutilishi, o'tkazilishi yoki tarqalishini tahlil qilish orqali optik nurlanishning keng diapazonini o'lchashda muhim rol o'ynaydi.Yorug'lik va materiyaning o'zaro ta'siridan so'ng, spektr ma'lum bir spektr diapazonida yoki ma'lum bir to'lqin uzunligida o'zgarishlarni boshdan kechiradi va moddaning xususiyatlarini biologik va kimyoviy tahlil kabi spektrning o'zgarishiga qarab sifat yoki miqdoriy tahlil qilish mumkin. qon va noma'lum eritmalarning tarkibi va konsentratsiyasi, shuningdek, molekula, atom tuzilishi va materiallarning elementar tarkibini tahlil qilish 2-rasm.
2-rasm Har xil turdagi moylarning infraqizil yutilish spektrlari
Dastlab fizika, astronomiya, kimyo fanlarini o‘rganish uchun ixtiro qilingan spektrometr hozirda kimyo muhandisligi, materiallar tahlili, astronomik fan, tibbiy diagnostika va biosensing kabi ko‘plab sohalarda eng muhim asboblardan biri hisoblanadi.17-asrda Isaak Nyuton prizma orqali oq yorug'lik nurini o'tkazish orqali yorug'likni uzluksiz rangli chiziqqa bo'lishga muvaffaq bo'ldi va bu natijalarni tasvirlash uchun birinchi marta "Spektr" so'zini ishlatdi. 3-rasm.
3-rasm Isaak Nyuton quyosh nurlari spektrini prizma bilan o'rganadi.
19-asr boshlarida nemis olimi Jozef fon Fraungofer (Franxofer) prizmalar, difraksion yoriqlar va teleskoplar bilan birgalikda quyosh nurlari spektrini tahlil qilishda qoʻllanilgan yuqori aniqlik va aniqlikka ega spektrometrni yaratdi 4-rasm. Quyoshning yetti rangli spektrining uzluksiz emasligi, balki uning ustida bir qator quyuq chiziqlar (600 dan ortiq diskret chiziqlar) borligi birinchi marta kuzatildi, bu mashhur "Frankengofer chizig'i" deb nomlanadi.U bu chiziqlarning eng aniqlarini A, B, C...H deb nomladi va B va H oʻrtasida quyosh spektridagi turli elementlarning yutilishiga toʻgʻri keladigan 574 ga yaqin chiziqni hisobladi. 5-rasm. Shu bilan birga, Fraungofer ham birinchi navbatda chiziqli spektrlarni olish va spektral chiziqlarning to'lqin uzunligini hisoblash uchun diffraktsiya panjarasidan foydalaning.
4-rasm. Odam bilan ko'rilgan erta spektrometr
5-rasm Fraun Whaffe chizig'i (lentadagi quyuq chiziq)
6-rasm Quyosh spektri, konkav qismi Fraun Wolfel chizig'iga to'g'ri keladi.
In the middle of the 19th century, The German physicists Kirchhoff and Bunsen, worked together at the University of Heidelberg, and with Bunsen's newly designed flame tool (the Bunsen burner) and performed the first spectral analysis by noting the specific spectral lines of different chemicals (tuzlar) Bunsen brülörü oloviga sepiladi fig.7. Ular spektrni kuzatib, elementlarning sifatli ekspertizasini angladilar va 1860 yilda sakkiz element spektrini kashf etishdi va ushbu elementlarning sakkiz elementning spektri e'lon qilindi va bu elementlarning bir nechta tabiiy aralashmalarda mavjudligini aniqladi.Ularning topilmalari spektroskopiya analitik kimyoning muhim tarmog'ini yaratishga olib keldi: spektroskopik tahlil
7-rasm Olov reaktsiyasi
XX asrning 20-yillarida Hindiston fizikasi CV Raman organik echimlarda yorug'lik va molekulalarning yorug'lik va molekulalarning ichki va molekulalarining ichki va molekulalarining kiruvchi ta'sirini aniqlash uchun spektrometrdan foydalangan.U yorug'lik bilan aralashganidan keyin yorug'lik yuqori va pastroq energiya bilan tarqalib ketganligini kuzatdi. moddalarning molekulyar turi va tuzilishini aniqlash va tahlil qilish uchun va boshqa sanoat tarmoqlari.
8-rasm Yorug'lik molekulalar bilan o'zaro ta'sirlashgandan keyin energiya siljiydi
20-asrning 30-yillarida amerikalik olim doktor Bekman birinchi boʻlib toʻliq yutilish spektrini xaritaga tushirish uchun har bir toʻlqin uzunligidagi ultrabinafsha spektrlarning yutilishini alohida oʻlchashni va shu orqali eritmadagi kimyoviy moddalarning turi va konsentratsiyasini aniqlashni taklif qildi.Ushbu uzatish yutilish yorug'lik yo'nalishi yorug'lik manbai, spektrometr va namunadan iborat.Hozirgi eritma tarkibi va kontsentratsiyasini aniqlashning ko'pchiligi ushbu uzatish yutilish spektriga asoslangan.Bu erda yorug'lik manbai namunaga bo'linadi va turli to'lqin uzunliklarini olish uchun prizma yoki panjara skanerdan o'tkaziladi 9-rasm.
9-rasm Absorbsiyani aniqlash printsipi -
10-rasm Fotoko‘paytirgich trubkasi
20-asrning o'rtalari va oxirlarida spektrometr texnologiyasining rivojlanishi optoelektronik yarimo'tkazgich materiallari va qurilmalarining rivojlanishidan ajralmas edi.1969-yilda Bell Laboratoriyasidan Villard Boyl va Jorj Smit CCD (zaryadlangan qurilma) ni ixtiro qildilar, keyinchalik u 1970-yillarda Maykl F. Tompsett tomonidan takomillashtirildi va tasvirlash ilovalariga aylantirildi.Uillard Boyl (chapda), 11-rasmda ko'rsatilgan CCD (2009) ixtirosi uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan Jorj Smit g'olib bo'ldi. 1980 yilda Yaponiyadagi NEC xodimi Nobukazu Teranishi qo'zg'almas fotodiodni ixtiro qildi, bu tasvir shovqin nisbati va tasvirni sezilarli darajada yaxshilagan. rezolyutsiya.Keyinchalik, 1995 yilda NASA xodimi Erik Fossum CMOS (Qo'shimcha metall oksidi yarimo'tkazgich) tasvir sensorini ixtiro qildi, u shunga o'xshash CCD tasvir sensorlariga qaraganda 100 baravar kam quvvat sarflaydi va ishlab chiqarish narxi ancha past.
11-rasm Uillard Boyl (chapda), Jorj Smit va ularning CCD (1974)
20-asrning oxirida yarimo'tkazgichli optoelektron chiplarni qayta ishlash va ishlab chiqarish texnologiyasini doimiy ravishda takomillashtirish, ayniqsa spektrometrlarda CCD va CMOS massivlarini qo'llash bilan 12-rasm, bitta ta'sir ostida spektrlarning to'liq spektrini olish mumkin bo'ladi.Vaqt o'tishi bilan spektrometrlar ranglarni aniqlash/o'lchash, lazer to'lqin uzunligi tahlili va flüoresan spektroskopiya, LED saralash, tasvirlash va yoritishni sezish uskunalari, lyuminestsent spektroskopiya, Raman spektroskopiyasi va boshqalarni o'z ichiga olgan, ammo ular bilan cheklanmagan holda keng ko'lamli ilovalarda keng qo'llanilishini topdi. .
12-rasm Har xil CCD chiplari
21-asrda har xil turdagi spektrometrlarni loyihalash va ishlab chiqarish texnologiyasi asta-sekin etuklashdi va barqarorlashdi.Hayotning barcha jabhalarida spektrometrlarga bo'lgan talab ortib borayotganligi sababli, spektrometrlarning rivojlanishi yanada tez va sanoatga xos bo'ldi.An'anaviy optik parametr ko'rsatkichlariga qo'shimcha ravishda, turli sohalarda hajm o'lchami, dasturiy ta'minot funktsiyalari, aloqa interfeyslari, javob tezligi, barqarorlik va hatto spektrometrlarning narxiga moslashtirilgan talablar mavjud bo'lib, spektrometrlarni ishlab chiqish yanada diversifikatsiya qilinadi.
Yuborilgan vaqt: 28-noyabr-2023