Espectrómetro

Los espectrómetros ópticos (a menudo llamados simplemente "espectrómetros"), en particular, muestran la intensidad de la luz en función de la longitud de onda o de la frecuencia. Las diferentes longitudes de onda de la luz se separan por refracción en un prisma o por difracción en una red de difracción . La espectroscopia ultravioleta-visible es un ejemplo.

Estos espectrómetros utilizan el fenómeno de la dispersión óptica . La luz de una fuente puede consistir en un espectro continuo , un espectro de emisión (líneas brillantes) o un espectro de absorción (líneas oscuras). Dado que cada elemento deja su huella espectral en el patrón de líneas observado, un análisis espectral puede revelar la composición del objeto analizado. ^{[ 2 ]}

Un espectrómetro que está calibrado para medir la potencia óptica incidente se llama espectrorradiómetro . ^{[ 3 ]}

Los espectrómetros de emisión óptica (a menudo llamados "OES" o espectrómetros de descarga de chispa) se utilizan para evaluar metales y determinar su composición química con gran precisión. Se aplica una chispa mediante un alto voltaje sobre la superficie, lo que vaporiza las partículas y las convierte en plasma. Las partículas e iones emiten radiación que es medida por detectores (tubos fotomultiplicadores) a diferentes longitudes de onda características. ^{[ 4 ]}

El espectro energético de partículas de masa conocida también puede medirse determinando el tiempo de vuelo entre dos detectores (y, por lo tanto, la velocidad) en un espectrómetro de tiempo de vuelo . Alternativamente, si se conoce la energía de la partícula, las masas pueden determinarse en un espectrómetro de masas de tiempo de vuelo .

Cuando una partícula cargada rápida (carga q , masa m ) entra en un campo magnético constante B perpendicularmente, se desvía en una trayectoria circular de radio r , debido a la fuerza de Lorentz . El momento p de la partícula viene dado entonces por

${\displaystyle p=mv=qBr}$,

donde m y v son la masa y la velocidad de la partícula. ^{[ 7 ]} El principio de enfoque del espectrómetro magnético más antiguo y simple, el espectrómetro semicircular, ^{[ 8 ] [ 9 ]} inventado por JK Danisz, se muestra a la izquierda. Un campo magnético constante es perpendicular a la página. Las partículas cargadas de momento p que pasan por la rendija se desvían en trayectorias circulares de radio r = p/qB . Resulta que todas chocan con la línea horizontal casi en el mismo lugar, el foco; aquí se debe colocar un contador de partículas. Variando B , esto permite medir el espectro de energía de partículas alfa en un espectrómetro de partículas alfa, de partículas beta en un espectrómetro de partículas beta, ^{[ 10 ]} de partículas (por ejemplo , iones rápidos ) en un espectrómetro de partículas, o medir el contenido relativo de las diversas masas en un espectrómetro de masas .

Desde la época de Danysz, se han ideado muchos tipos de espectrómetros magnéticos más complicados que el tipo semicircular. ^{[ 10 ]}