طیف سنج ابزاری است که دانشمندان برای تعیین اطلاعات در مورد یک جسم یا ماده از طریق تجزیه و تحلیل ویژگی های نور آن استفاده می کنند.
با کمک آن، هر ترکیب ناشناخته ای به اجزای اصلی تقسیم می شود یا از نورهای ساطع شده از کهکشان های دور می توان برای تعیین اطلاعات مربوط به اجرام فضایی، از جمله اندازه و سرعت آنها استفاده کرد.
علاوه بر این، می‌تواند نور سفید را تقسیم کند و نوارهای باریک رنگی را اندازه‌گیری کند. که در نور مرئی به عنوان یک طیف شناخته می شود. از طرف دیگر، یک طیف سنج جرمی طیف جرم اتم ها یا مولکول های موجود در یک گاز را اندازه گیری می کند. حال اجازه دهید در مورد انواع و کاربرد طیف سنج بحث کنیم.
تاریخچه طیف سنج
همه چیز از 300 سال قبل از میلاد آغاز شد، زمانی که اقلیدس کار با آینه‌های کروی را آغاز کرد. در اواخر قرن هفدهم، آیزاک نیوتن کلمه طیف را معرفی کرد. به منظور تشریح طیف رنگ هایی که با پراکندگی نور از طریق یک منشور ایجاد می شود.
در اوایل قرن نوزدهم، اولین طیف‌سنج‌ها توسط بسیاری از دانشمندان ظاهر شد. در زمان های قدیم طیف سنج ها از یک شکاف کوچک و عدسی استفاده می کردند. یکی که نور را از یک منشور عبور داد تا نور را به طیفی که از طریق لوله ای برای تجزیه و تحلیل پخش می شود، شکست دهد.
انواع طیف سنج
1) طیف‌سنج نوری – شدت نور به عنوان تابعی از طول موج یا فرکانس. علاوه بر این، انحراف یا در اثر شکست در یک منشور یا در اثر پراش در یک توری پراش ایجاد می‌شود. این طیف سنج ها از پدیده پراکندگی نوری استفاده می کنند.
2) طیف‌سنج جرمی- ابزاری است که به شناسایی مقدار و نوع مواد شیمیایی موجود در نمونه کمک می‌کند. با اندازه گیری نسبت جرم به بار و فراوانی یون های فاز گاز.
3) طیف‌سنج زمان پرواز- طیف انرژی ذرات با جرم شناخته شده را نیز می‌توان با تعیین زمان پرواز بین دو آشکارساز (و بنابراین، سرعت) در یک طیف‌سنج زمان پرواز اندازه‌گیری کرد.
4) طیف‌سنج مغناطیسی – دستگاهی است که در اندازه‌گیری تکانه ذرات باردار مفید است. یا توزیع شدت آنها در مقابل تکانه. به طور مشابه، با عبور ذرات از یک میدان مغناطیسی اتفاق می افتد. مسیرهای آنها را متناسب با حرکتشان خم می کند.
قطعات طیف سنج
فیلترها – این یک چرخ فیلتر با چهار فیلتر با چگالی خنثی (ND) با چگالی‌های نوری متفاوت (OD1، OD1.3، OD2، و OD3) است که به دستگاه اجازه می‌دهد تا در روشنایی کم تا سطوح روشنایی بسیار بالا کار کند.
شکاف – شکاف به نور اجازه ورود به طیف‌سنج را می‌دهد و وضوح را کنترل می‌کند.
آینه مقعر – پرتوهای نور را منعکس می‌کند و مسیر آنها را تغییر می‌دهد تا قبل از رسیدن به شبکه پراش، تا حد امکان به موازات هم نزدیک شوند.
توری پراش – نور را شکافته و طیف های فردی را پراکنده می کند.
آشکارساز – همچنین به عنوان CCD شناخته می شود.
عملکرد طیف‌سنج
ابتدا باید نور را از یک طیف سنج عبور دهیم. سپس نور را به اجزای طیفی خود می شکند. پس از آن، سیگنال را به عنوان تابعی از طول موج دیجیتالی می کنند و آن را می خوانند و از طریق رایانه نمایش می دهند.
علاوه بر این، فرآیند اولیه این است که نور را از طریق یک کابل فیبر نوری از طریق یک دیافراگم باریک که به نام شکاف ورودی شناخته می شود، به داخل آن هدایت کنیم.
شکاف نور را هنگام ورود به آن کنترل می کند. بنابراین، عرض شکاف بر وضوح تأثیر می گذارد. هرچه شکاف باریکتر باشد، وضوح بالاتر است.
در بیشتر آنها، تقارن نور واگرا توسط یک آینه مقعر و هدایت روی یک توری رخ می دهد. در نتیجه، گریتینگ تابش ورودی را پراکنده می کند و سپس هر یک از عناصر طیفی منفرد را بر اساس طول موج پراکنده می کند و آنها را از طریق آینه مقعر دوم بر روی آشکارساز پخش می کند.
موارد استفاده از طیف سنج
برخی از کاربردهای اصلی شامل موارد زیر است:
پایش محتوای اکسیژن محلول در آب شیرین و اکوسیستم های دریایی
مطالعه خطوط نشر طیفی کهکشان های دور
خصوصیات پروتئین ها
تجزیه و تحلیل گازهای تنفسی در بیمارستان ها
تجزیه و تحلیل دارویی – کشف و جذب دارو، توزیع، متابولیسم و غیره
