Spectrofotometers

Een spectrofotometer is een gespecialiseerd instrument dat is ontworpen om niet alleen de variatie van een fysisch fenomeen binnen een bepaald bereik te scheiden, maar ook te meten. Sommige van de hier bedoelde metingen kunnen de vorm hebben van een massaspectrometer, een NMR-spectrometer, of tot op zekere hoogte in de vorm van een optische spectrofotometer. Deze drie, de optische spectrometer, de massaspectrometer en de NMR-spectrometer, zijn enkele van de opvallende typen spectrometers die in de meeste onderzoekslaboratoria op verschillende continenten worden aangetroffen.

De optische spectrometer is van de rest de meest gebruikte spectrometer voor onderzoek. Vaak is het gemakkelijk om het specifieke type spectrometer aan te duiden, zelfs zonder de kwalificatie. Dus zonder extra tijd te verspillen, ligt onze belangrijkste focus in dit artikel op de diverse spectrometers en hoe deze het beste presteren. Om meer begrip te krijgen, moet je blijven lezen, want het belooft zowel leerzaam als verhelderend te zijn. Maar allereerst: hoe werkt of functioneert een optische spectrofotometer?

De optische spectrofotometer: hoe het werkt
De optische spectrofotometer heeft twee onderscheidende doeleinden:

Om uit een monster de emissie (die zowel elektroluminescentie als fluorescentie kan zijn) van elektromagnetische straling te meten
Om uit een monster de interactie (die de vorm kan hebben van reflectie, absorptie of verstrooiing) van elektromagnetische straling te meten.
De optische spectrofotometer is meer gericht op het optische gebied van het elektromagnetische spectrum. Sommige gebieden van het spectrum zijn zichtbaar en infrarode golflengten, en ook ultraviolet. Met als enig doel om meer inzicht te verkrijgen, zou de emissie van licht, of beter gezegd de interactie, moeten worden bepaald als functie van de golflengte. De golflengteselectie is een gebruikelijk kenmerk van een optische spectrofotometer. Wat voornamelijk wordt gebruikt zijn optische filters. Dit is bedoeld om het golflengteterrein, of beter gezegd het waardebereik, buiten beschouwing te laten in situaties waarin nauwkeurige golflengteselectie van minder waarde is. Om het genereren van spectra zo goed mogelijk te bepalen of om een nauwkeurige selectie van de golflengte te impliceren, is een geheel andere golflengte nodig, vooral een golflengte die licht in zijn samenstellende delen scheidt. Het dispersieve element in moderne spectrometers is een diffractierooster waarbij zowel destructieve als constructieve interferentie wordt gebruikt om het polychromatische licht te differentiëren, hoewel het ruimtelijk afhankelijk is van het rooster.

Een van de belangrijkste componenten van een monochromator zijn diffractieroosters. Dit specifieke soort apparaat wordt gebruikt om een specifieke golflengte van licht uit een polychromatische lichtbron te kiezen. Het diffractierooster is gedraaid om de golflengte in een monochromator te veranderen. In spectrofotometers zou je de excitatiemonochromatoren kunnen vinden om een monster van een witte lichtbron te bereiken. Er zijn twee benaderingen van een monster, waarmee men het uitgezonden licht kan detecteren. De eerste benadering is een emissiemonochromator. Dit is enigszins vergelijkbaar in zijn aanpak met de eerder genoemde. Het enige verschil hier is dat de monochromator verantwoordelijk is voor het kiezen van de golflengte van het licht dat de detector bereikt. De volgende benadering, die toevallig de tweede is, is het in één keer detecteren van het spectrum van verstrooid licht. Dit is echter alleen mogelijk wanneer een array-detector, die een spectrograaf kan zijn, in het spel komt. Bij spectrofluorometers en Raman-spectrometers is er één emissie van de spectrograaf of die van de monochromator.