Spektrometer minangka piranti ilmiah, digunakake kanggo nganalisa spektrum radiasi elektromagnetik, bisa nampilake spektrum radiasi minangka spektrograf sing nuduhake distribusi intensitas cahya babagan dawa gelombang (sumbu-y minangka intensitas, sumbu-x yaiku dawa gelombang. /frekuensi cahya).Cahya beda-beda dipisahake dadi dawa gelombang konstituen ing jero spektrometer kanthi pamisah sinar, sing biasane prisma bias utawa kisi difraksi Gambar 1.
Gbr. 1 Spektrum bolam lampu lan suryo srengenge (kiwa), prinsip pamisahan sinar kisi lan prisma (kanan)
Spektrometer nduweni peran penting kanggo ngukur macem-macem radiasi optik, kanthi mriksa langsung spektrum emisi sumber cahya utawa kanthi nganalisa pantulan, panyerepan, transmisi, utawa panyebaran cahya sawise interaksi karo materi.Sawise interaksi cahya lan materi, spektrum ngalami owah-owahan ing sawetara spektrum tartamtu utawa dawa gelombang tartamtu, lan sifat-sifat zat kasebut bisa dianalisis sacara kualitatif utawa kuantitatif miturut owah-owahan ing spektrum, kayata analisis biologi lan kimia. komposisi lan konsentrasi getih lan solusi sing ora dingerteni, lan analisis molekul, struktur atom lan komposisi unsur saka bahan Gambar 2.
Fig. 2 Spektrum serapan inframerah saka macem-macem jinis lenga
Originally diciptakake kanggo sinau fisika, astronomi, kimia, spektrometer saiki dadi salah sawijining instrumen sing paling penting ing pirang-pirang bidang kayata teknik kimia, analisis bahan, ilmu astronomi, diagnostik medis, lan biosensing.Ing abad kaping 17, Isaac Newton bisa mbagi cahya dadi pita warna sing terus-terusan kanthi ngliwati sinar putih liwat prisma lan nggunakake tembung "Spectrum" kanggo pisanan kanggo njlèntrèhaké asil iki Fig.
Gambar 3 Isaac Newton nyinaoni spektrum suryo srengenge nganggo prisma.
Ing wiwitan abad kaping 19, ilmuwan Jerman Joseph von Fraunhofer (Franchofer), digabungake karo prisma, celah difraksi lan teleskop, nggawe spektrometer kanthi presisi lan akurasi sing dhuwur, sing digunakake kanggo nganalisa spektrum emisi solar Fig 4. Dheweke diamati kanggo pisanan sing spektrum saka pitung werna srengenge ora terus-terusan, nanging wis sawetara garis peteng (liwat 600 garis diskrit) ing, dikenal minangka misuwur "Frankenhofer line".Dheweke menehi jeneng sing paling beda saka garis kasebut A, B, C…H lan ngetung sawetara garis 574 ing antarane B lan H sing cocog karo panyerepan unsur beda ing spektrum surya Gambar. 5. Ing wektu sing padha, Fraunhofer uga dadi pisanan nggunakake grating difraksi kanggo njupuk spektrum garis lan kanggo ngetung dawa gelombang saka garis spektral.
Gambar 4. Spektrometer awal, dideleng karo manungsa
Gbr. 5 Garis Fraun Whaffe (garis peteng ing pita)
Gambar 6 Spektrum surya, kanthi bagean cekung cocog karo garis Fraun Wolfel
Ing tengah abad kaping 19, fisikawan Jerman Kirchhoff lan Bunsen, makarya bebarengan ing Universitas Heidelberg, lan karo alat nyala Bunsen sing mentas dirancang (pembakar Bunsen) lan nindakake analisis spektral pisanan kanthi nyathet garis spektral spesifik saka bahan kimia sing beda. (uyah) sprinkled menyang Bunsen burner geni anjir.7. Padha nyadari pemeriksaan kualitatif unsur kanthi ngamati spektrum, lan ing taun 1860 nerbitake panemuan spektrum wolung unsur, lan nemtokake anane unsur kasebut ing sawetara senyawa alam.Temuan kasebut nyebabake nggawe cabang penting saka kimia analitik spektroskopi: analisis spektroskopi
Fig.7 Reaksi geni
Ing taun 20-an abad kaping 20, fisikawan India CV Raman nggunakake spektrometer kanggo nemokake efek panyebaran inelastis cahya lan molekul ing solusi organik.Dheweke mirsani yen cahya kedadean kasebar kanthi energi sing luwih dhuwur lan luwih murah sawise sesambungan karo cahya, sing banjur diarani Raman scattering anjir 8. Owah-owahan energi cahya minangka ciri struktur mikro molekul, mula spektroskopi hamburan Raman akeh digunakake ing bahan, obat, kimia. lan industri liyane kanggo ngenali lan nganalisa jinis molekul lan struktur zat.
Fig. 8 Energi owah-owahan sawise cahya interaksi karo molekul
Ing taun 30-an abad kaping 20, ilmuwan Amerika Dr. Beckman pisanan ngusulake kanggo ngukur panyerepan spektrum ultraviolet ing saben dawa gelombang kanthi kapisah kanggo menehi peta spektrum panyerepan lengkap, saéngga ngungkapake jinis lan konsentrasi bahan kimia ing larutan.Rute cahya panyerepan transmisi iki kasusun saka sumber cahya, spektrometer, lan sampel.Paling komposisi solusi saiki lan deteksi konsentrasi adhedhasar spektrum panyerepan transmisi iki.Ing kene, sumber cahya dipérang dadi sampel lan prisma utawa kisi dipindai kanggo njupuk dawa gelombang sing beda Fig. 9.
Fig.9 Prinsip Deteksi Absorbsi –
Ing taun 40-an abad kaping 20, spektrometer deteksi langsung pisanan diciptakake, lan kanggo pisanan, tabung photomultiplier PMT lan piranti elektronik ngganti pengamatan mata manungsa tradisional utawa film fotografi, sing bisa langsung maca intensitas spektral marang dawa gelombang Fig. 10. Mangkono, spektrometer minangka instrumen ilmiah wis saya apik banget ing babagan gampang digunakake, pangukuran kuantitatif, lan sensitivitas sajrone periode wektu.
Gambar 10. Tabung Photomultiplier
Ing pertengahan nganti pungkasan abad kaping 20, pangembangan teknologi spektrometer ora bisa dipisahake saka pangembangan bahan lan piranti semikonduktor optoelektronik.Ing taun 1969, Willard Boyle lan George Smith saka Bell Labs nyiptakake CCD (Charge-Coupled Device), sing banjur ditingkatake lan dikembangake dadi aplikasi pencitraan dening Michael F. Tompsett ing taun 1970-an.Willard Boyle (kiwa), George Smith menang sing menangaké Bebungah Nobel kanggo penemuan CCD (2009) ditampilake Fig. 11. Ing 1980, Nobukazu Teranishi saka NEC ing Jepang nemokke photodiode tetep, kang nemen nambah rasio gangguan gambar lan resolusi.Banjur, ing taun 1995, Eric Fossum NASA nemokake sensor gambar CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), sing nggunakake daya 100 kaping luwih murah tinimbang sensor gambar CCD sing padha lan biaya produksi luwih murah.
Gambar 11 Willard Boyle (kiwa), George Smith lan CCD (1974)
Ing pungkasan abad kaping 20, asil dandan saka semikonduktor optoelektronik chip Processing lan teknologi Manufaktur, utamané karo aplikasi saka Uploaded CCD lan CMOS ing spektrometer Fig.Suwe-suwe, spektrometer wis akeh digunakake ing macem-macem aplikasi, kalebu nanging ora winates ing deteksi warna / pangukuran, analisis dawa gelombang laser, lan spektroskopi fluoresensi, ngurutake LED, pencitraan lan peralatan penginderaan cahya, spektroskopi fluoresensi, spektroskopi Raman, lan liya-liyane. .
Fig.. 12 Various Kripik CCD
Ing abad kaping 21, desain lan teknologi manufaktur saka macem-macem jinis spektrometer wis mboko sithik diwasa lan stabil.Kanthi panjaluk spektrometer sing saya tambah akeh ing kabeh lapisan masyarakat, pangembangan spektrometer dadi luwih cepet lan khusus kanggo industri.Saliyane pratondho paramèter optik konvensional, industri sing beda-beda duwe syarat ukuran volume, fungsi piranti lunak, antarmuka komunikasi, kacepetan respon, stabilitas, lan malah biaya spektrometer, nggawe pangembangan spektrometer dadi luwih macem.
Wektu kirim: Nov-28-2023