spektroskop – Store norske leksikon

Spektroskop, opprinnelig et instrument som frembringer et synlig spektrum; nå vanligvis brukt som betegnelse på ethvert instrument som frembringer et synlig eller usynlig spektrum, for eksempel det elektromagnetiske spektrum.

Faktaboks

Uttale: spektroskop
Etymologi: av spektro- og -skop

Et spektroskop der spektret registreres fotografisk kalles spektrograf. Hvis den spektrale egenskapen (for eksempel bølgelengde, energi eller masse) kan måles ved direkte avlesing på en skala eller ved et måleinstrument, kalles instrumentet et spektrometer.

Les mer om metoden spektroskopi

Oppbygging, prinsipp

Et spektroskop består av en strålekilde (lyskilde) med spalter som begrenser strålen, et dispersivt medium, optisk system og detektor.

Det optiske systemet skal ved monokromatisk eller monoenergetisk stråling (stråling med en bestemt bølgelengde eller energi) produsere et bilde av inngangsspalten på detektoren. Det dispersive mediet splitter strålingen opp etter spektral størrelse (bølgelengde, energi, masse), slik at bildet av spalten forskyves når denne størrelsen forandrer seg.

Hvis strålingen danner et kontinuerlig spektrum, blir bildet trukket ut til et bånd, og hvert sted på båndet svarer til stråling med bestemt bølgelengde, energi eller masse.

Beregninger

Hvis den spektrale egenskapen bare kan ta bestemte verdier, får vi et linjespektrum, hvor hver linje utgjør et monokromatisk bilde av spalten.

Forholdet mellom forandring i den spektrale egenskapen og den tilsvarende forskyvningen av bildet kalles spektroskopets (lineære) dispersjon.

Bredden av bildet er blant annet bestemt av bredden av inngangsspalten, av avbildningsfeil (linsefeil) og, ved små spaltebredder, av strålingens bølgelengde. Forholdet λ/Δλ, E/ΔE eller m/Δm mellom den spektrale egenskapen (bølgelengde λ, energi E eller masse m) og endringen (Δλ, ΔE, Δm) av denne størrelsen som må til for å få to atskilte bilder, kalles oppløsningsevnen. Det inverse forholdet kalles oppløsningen.

Transmisjonen, forholdet mellom strålingen som slipper frem til detektoren og strålingen som passerer inngangsspalten, er bestemt av spektroskopets apertur (åpningsforhold), og av absorpsjon og spredning i instrumentet.

Typer

Prismespektroskop

Prismespektroskop brukes for synlig lys, ultrafiolett og infrarød stråling i bølgelengdeområdet 100–40 mikrometer (μm). Ettersom både absorpsjonsevnen og dispersjonen varierer sterkt med bølgelengden, må prismematerialet velges ut fra det bølgelengdeintervallet man ønsker å undersøke. For eksempel brukes krystaller av kvarts eller kalsiumfluorid i det ultrafiolette området, glass (flintglass, kronglass) i det synlige området, og natriumklorid og kaliumbromid i det infrarøde området.

Gitterspektroskop

Gitterspektroskop har vanligvis større oppløsningsevne, men mindre transmisjon enn prismespektroskop. Det har større dispersjonsområde, slik at en større del av spektret kan registreres samtidig. Gitrene lages som strekgitter (se optisk gitter). De kan være refleksjonsgitter eller transmisjonsgitter.

Brukes plant gitter, må strålen fokuseres ved hjelp av linser, og dette begrenser anvendelsesområdet til det samme som for prismespektroskop. Med konkavgitter, som selv virker fokuserende, kan anvendelsesområdet utvides både mot lengre og særlig mot kortere bølgelengder, ned til én nanometer i røntgenområdet. I dette området brukes for øvrig krystallspektroskop med krystallgitter som dispersivt medium (se røntgenspektroskopi).

Som detektorer brukes (fra røntgenområdet og opp til bølgelengder på 3 μm) enten fotografisk film (i spektrografer) eller fotomultiplikator som sitter etter en utgangsspalte og registrerer det som slipper gjennom spalten (i spektrometer). For bølgelengder over 3 μm brukes temperaturfølsomme detektorer som termoelement, bolometer, radiometer eller radiomikrometer.

For synlig lys brukes foruten prisme- og gitterspektroskop også interferensspektroskop, som har meget stor oppløsningsevne (se interferometer).

Partikkelspektroskop

Partikkelspektroskop lages etter lignende prinsipp som spektroskop for elektromagnetisk stråling, men med magnetfelt; av og til også elektrostatisk felt, som dispersivt medium (se beta-spektrometer, massespektroskop).

Som spektroskop for partikler og gammastråling brukes også energifølsomme partikkeldetektorer (proporsjonalteller, halvlederteller, scintillasjonsteller med elektronisk analysesystem).

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Optikk

Johannes Skaar

Professor, Universitetet i Oslo