분광계

분광계(/spɛkˈtrɒmɪtər/)는 물리적 현상의 스펙트럼 구성요소를 분리하고 측정하는 데 사용되는 과학 기기다.분광계는 스펙트럼 구성 요소가 어떻게든 혼합된 현상의 연속 변수를 측정하는 계기를 설명하는 데 흔히 사용되는 넓은 용어다.가시광선에서는 분광계가 백색광을 분리할 수 있으며 스펙트럼이라고 불리는 좁은 색 띠를 개별적으로 측정할 수 있다.질량분석기는 기체에 존재하는 원자나 분자의 질량의 스펙트럼을 측정한다.첫 번째 분광기는 빛을 여러 가지 다른 색깔로 나누기 위해 사용되었다.분광기는 물리학, 천문학, 화학의 초기 연구에서 개발되었다.분광기 성능은 화학적 구성을 결정하는 데 도움을 주었으며, 그 주요 용도 중 하나가 되고 있다.분광기는 별과 행성의 화학적 구성을 분석하기 위해 천문학에 사용되며 분광기는 우주의 기원에 대한 데이터를 수집한다.

분광기의 예는 입자, 원자, 분자를 질량, 운동량 또는 에너지로 분리하는 장치들이다.이러한 유형의 분광기는 화학 분석과 입자 물리학에 사용된다.

분광계 종류

광학 분광계 또는 광학 방출 분광계

광학 흡수 분광계

특히 광학 분광기(흔히 "스펙트로미터"라고 불림)는 파장이나 주파수의 함수로서 빛의 세기를 보여준다.빛의 다른 파장은 프리즘에서 굴절이나 회절 그링에 의해 회절되어 분리된다.자외선-가시성 분광법이 그 예다. spectroscopy)이 예다.

이러한 분광기는 광학적 분산 현상을 이용한다.선원의 빛은 연속 스펙트럼, 방출 스펙트럼(밝은 선) 또는 흡수 스펙트럼(어두운 선)으로 구성될 수 있다.각 원소는 관측된 선들의 패턴에 스펙트럼 시그니처를 남기기 때문에 스펙트럼 분석을 통해 분석 대상 물체의 구성을 밝힐 수 있다.^[1]

광 방출 분광계

광학 방출 분광기(OES 또는 스파크 방전 분광기라고도 함)는 금속을 평가하여 매우 높은 정확도로 화학 성분을 결정하는 데 사용된다.스파크는 표면에 있는 높은 전압을 통해 작용하여 입자를 플라즈마로 증발시킨다.입자와 이온은 다른 특성 파장에서 검출기(광전자 증배관)에 의해 측정되는 방사선을 방출한다.

전자 분광학

어떤 형태의 분광기는 광자에너지가 아닌 전자에너지의 분석을 포함한다.엑스레이 광전자 분광학(X-ray 광전자 분광학)이 그 예다.

질량분석기

질량분석기는 기체 위상 이온의 질량 대 충전 비율과 풍부함을 측정하여 표본에 존재하는 화학 물질의 양과 종류를 식별하는 데 사용되는 분석 기기다.^[2]

비행시간 분광계

알려진 질량의 입자의 에너지 스펙트럼은 비행 시간 분광계에서 두 검출기 사이의 비행 시간(따라서 속도)을 결정하여 측정할 수도 있다.또는 속도가 알려진 경우 비행 시간 질량 분광계로 질량을 결정할 수 있다.

자기 분광계

급속충전된 입자(충전 q, 질량 m)가 직각으로 일정한 자기장 B로 들어가면 로렌츠 힘 때문에 반지름 r의 원형 경로로 꺾인다.입자의 운동량 p는 다음으로 주어진다.

${\displaystyle p}$= ${\displaystyle m}$ ${\displaystyle v}$ =${\displaystyle q}$ ${\displaystyle b}$ r ${\displaystyle p=mv=qBr$

여기서 m과 v는 입자의 질량과 속도다.J. K. 다니스가 발명한 ^[3]가장 오래되고 단순한 자기 분광계인 반원형 분광계의 초점 원리가 왼쪽에 나타나 있다.일정한 자기장은 그 페이지에 수직이다.슬릿을 통과하는 모멘텀 p의 충전된 입자는 반경 r = p/qB의 원형 경로로 변형된다.그들은 거의 같은 장소인 초점인 수평선에 모두 부딪혔다는 것이 밝혀졌다. 여기에 입자 계수기를 배치해야 한다.B를 변화시키면 알파 입자 분광계의 알파 입자, 베타 입자 분광계의 베타 입자,^[4] 입자 분광계의 입자(예: 빠른 이온)의 에너지 스펙트럼을 측정하거나 질량 분광계의 다양한 질량의 상대적 함량을 측정할 수 있다.

다니슈 시대 이후 반원형보다 더 복잡한 형태의 자기 분광기가 많이 고안되었다.^[4]

해상도

일반적으로 계측기의 분해능은 두 개의 근접 에너지(또는 파장, 주파수 또는 질량)가 얼마나 잘 해결될 수 있는지를 알려준다.일반적으로 기계식 슬릿이 있는 계측기의 경우 분해능이 높을수록 강도가 낮아진다.

참고 항목

• 광학 분광계
• 영상분광계
• 스펙트라라디미터

참조

위키미디어 커먼즈에는 스펙트로미터와 관련된 미디어가 있다.