Absorption
La spectroscopie d'absorption est une technique dans laquelle la puissance d'un faisceau de lumière mesurée avant et après interaction avec un échantillon est comparée. Techniques d'absorption spécifiques ont tendance à être visée par la longueur d'onde de rayonnement mesuré comme ultraviolette, la spectroscopie d'absorption infrarouge ou micro-ondes. L'absorption se produit lorsque l'énergie des photons correspond à la différence d'énergie entre les deux états de la matière.
Fluorescence
La spectroscopie de fluorescence utilise de l'énergie des photons pour exciter un échantillon qui sera ensuite émettre des photons d'énergie plus faibles. Cette technique est devenue populaire pour ses applications biochimiques et médicales, et peut être utilisé pour la microscopie confocale, le transfert d'énergie de résonance de fluorescence, et l'imagerie de fluorescence de vie.
Rayon X
Lorsque les rayons X de fréquence suffisante (de l'énergie) interagissent avec une substance, les électrons de coque intérieure dans l'atome sont excités à orbitales vides externes, ou ils peuvent être complètement enlevés, ionisant l'atome. La coque intérieure "trou" sera alors rempli par des électrons de orbitales extérieures. L'énergie disponible dans ce processus de-excitation est émise sous forme de rayonnement (fluorescence) ou se retirer d'autres électrons moins liés de l'atome (effet Auger). Les fréquences d'absorption ou d'émission (énergies) sont caractéristiques de l'atome spécifique. En outre, pour un atome spécifique, faible fréquence (énergie) qui est caractéristique des variations de la liaison chimique se produisent. Avec un appareil approprié, ces fréquences de rayons X caractéristiques ou des énergies d'électrons Auger peuvent être mesurées. Absorption des rayons X et la spectroscopie d'émission est utilisée dans la chimie et les sciences des matériaux pour déterminer la composition élémentaire et liaison chimique.
La cristallographie aux rayons X est un procédé de diffusion; matériaux cristallins dispersent les rayons X à des angles bien définis. Si la longueur d'onde des rayons X incidents est connue, ce qui permet de calculer les distances entre les plans des atomes dans le cristal. Les intensités des rayons X dispersés donnent des informations sur les positions atomiques et permettre l'agencement des atomes dans la structure cristalline à calculer. Cependant, la lumière des rayons X est ensuite dispersée pas en fonction de sa longueur d'onde, qui est fixé à une valeur donnée, et la diffraction des rayons X est donc pas une spectroscopie.
Flamme
Les échantillons de solution liquide sont aspirés dans un brûleur ou une combinaison nébuliseur / brûleur, désolvaté, atomisée, et parfois excités à un état électronique d'énergie plus élevée. L'utilisation d'une flamme lors de l'analyse nécessite combustible et le comburant, généralement sous la forme de gaz. Gaz combustibles couramment utilisés sont l'acétylène (éthyne) ou l'hydrogène. Gaz oxydants couramment utilisés sont l'oxygène, de l'air, ou de l'oxyde nitreux. Ces procédés sont souvent capables d'analyser des analytes d'élément métallique dans la partie par million, milliard, ou peut-être des plages de concentration inférieures. Des détecteurs de lumière sont nécessaires pour détecter de la lumière avec les informations d'analyse provenant de la flamme.
• Spectroscopie d'émission atomique - Cette méthode utilise excitation flamme;atomes sont excités par la chaleur de la flamme à émettre de la lumière. Cette méthode utilise couramment un brûleur de la consommation totale d'une sortie de combustion ronde. Une flamme de température supérieure à la spectroscopie d'absorption atomique (AA) est généralement utilisée pour produire l'excitation des atomes de la substance à analyser. Comme les atomes d'analyte sont excités par la chaleur de la flamme, pas de lampes élémentaire spéciale de briller dans la flamme sont nécessaires. Une résolution polychromateur élevé peut être utilisé pour produire une intensité d'émission par rapport spectre de longueur d'onde sur une plage de longueurs d'onde montrant plusieurs lignes élément d'excitation, ce qui signifie plusieurs éléments peuvent être détectés en un seul passage.Alternativement, un monochromateur peut être réglé à une longueur d'onde de se concentrer sur l'analyse d'un seul élément à une certaine ligne d'émission.Spectroscopie d'émission à plasma est une version plus moderne de cette méthode. Voir spectroscopie d'émission de flamme pour plus de détails.
• Spectroscopie d'absorption atomique (souvent appelé AA) - Cette méthode utilise couramment un nébuliseur pré-brûleur (ou de la chambre de nébulisation) pour créer un échantillon brume et un brûleur en forme de fente qui donne une flamme plus longueur de trajet. La température de la flamme est suffisamment faible pour que la flamme elle-même ne pas exciter les atomes échantillons de leur état fondamental. Le nébuliseur et la flamme sont utilisés pour désolvater et atomiser l'échantillon, mais l'excitation des atomes de l'analyte est effectuée par l'utilisation de lampes qui brille à travers la flamme à différentes longueurs d'onde pour chaque type de substance à analyser. Dans AA, la quantité de lumière absorbée après être passé par la flamme détermine la quantité d'analyte dans l'échantillon. Un four de graphite pour le chauffage de l'échantillon à atomiser désolvater et est couramment utilisé pour une plus grande sensibilité. La méthode four graphite peut également analyser des échantillons solides ou en suspension.En raison de sa bonne sensibilité et la sélectivité, il est encore une méthode couramment utilisée pour l'analyse de certains oligo-éléments dans une solution aqueuse (et d'autres liquides) échantillons.
• Spectroscopie de fluorescence atomique - Cette méthode utilise couramment un brûleur avec une sortie de combustion ronde. La flamme est utilisé pour solvater et atomiser l'échantillon, mais une lampe brille la lumière à une longueur d'onde spécifique dans la flamme pour exciter les atomes d'analyte dans la flamme. Les atomes de certains éléments peut alors émettre de la fluorescence d'émission de lumière dans une direction différente. L'intensité de cette lumière fluorescente est utilisée pour quantifier la quantité de l'élément de l'analyte dans l'échantillon. Un four de graphite peut également être utilisé pour la spectroscopie de fluorescence atomique. Ce procédé est couramment utilisé en tant que pas aussi absorption atomique ou la spectroscopie d'émission à plasma.
Spectroscopie d'émission à plasma
À certains égards, semblables à la flamme spectroscopie d'émission atomique, il a largement remplacé.
• Plasma à courant continu (DCP)
Un plasma à courant continu (DCP) est créé par une décharge électrique entre deux électrodes.
Un gaz de support de plasma est nécessaire, et Ar est commun. Les échantillons peuvent être déposées sur l'une des électrodes, ou si conductrice peut constituer une électrode.
• Glow spectrométrie d'émission optique à décharge (GD-OES)
• Couplage inductif spectrométrie d'émission atomique à plasma (ICP-AES)
• Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), également appelé plasma spectrométrie induite par laser (LIPS)
• Plasma induit par micro-ondes (MIP)
Spark ou d'un arc (émission) spectroscopie - est utilisé pour l'analyse des éléments métalliques dans des échantillons solides. Pour les matériaux non-conducteurs, un échantillon est broyé avec de la poudre de graphite pour le rendre conducteur. Dans les procédés de spectroscopie d'arc traditionnels, un échantillon du solide a été broyé et communément détruit pendant l'analyse. Un arc ou d'une étincelle électrique est passé à travers l'échantillon, en chauffant l'échantillon à une température élevée pour exciter les atomes dans elle. Les atomes d'analyte excités lueur, émettant de la lumière à différentes longueurs d'ondes qui pourraient être détectés par des méthodes spectroscopiques communes. Puisque les conditions de production de l'émission de l'arc ne sont généralement pas contrôlées quantitativement, l'analyse des éléments est qualitative.
Aujourd'hui, les sources d'allumage avec des décharges contrôlées sous une atmosphère d'argon permettent que cette méthode puisse être considérée comme éminemment quantitative, et son utilisation est largement développée dans le monde entier grâce à des laboratoires de contrôle de la production des fonderies et les aciéries.
Visible
Beaucoup atomes émettent ou absorbent la lumière visible. Afin d'obtenir un spectre de ligne fine, les atomes doivent être en phase gazeuse. Cela signifie que la substance doit être vaporisée. Le spectre est étudié dans l'absorption ou d'émission. Spectroscopie d'absorption dans le visible est souvent combinée avec la spectroscopie d'absorption UV pour la spectroscopie UV / Vis. Bien que cette forme peut être rare que l'oeil humain est un indicateur similaire, cela prouve encore utile lorsque distinguer les couleurs.
Ultra-violet
Tous les atomes absorbent dans l'ultraviolet (UV) parce que ces photons sont suffisamment énergétique pour exciter les électrons externes. Si la fréquence est suffisamment élevée, photo-ionisation a lieu. La spectroscopie UV est également utilisé dans la quantification de la protéine et la concentration de l'ADN ainsi que le rapport de la protéine à une concentration d'ADN dans une solution. Plusieurs acides aminés habituellement trouvés dans les protéines, tels que le tryptophane, absorbent la lumière dans la gamme de 280 nm et absorbe la lumière de l'ADN dans la gamme de 260 nm.Pour cette raison, le rapport de 260/280 nm absorbance est un bon indicateur général de la pureté relative d'une solution en termes de ces deux macromolécules. Des estimations raisonnables de la protéine ou de la concentration d'ADN peuvent également être faites de cette façon en utilisant la loi de Beer.
Infrarouge
La spectroscopie infrarouge offre la possibilité de mesurer les différents types de vibrations obligataires inter atomiques à des fréquences différentes. Surtout en chimie organique de l'analyse des spectres d'absorption IR montre ce type de liaisons sont présents dans l'échantillon. Il est également une méthode importante pour l'analyse des constituants tels que des polymères et des charges, des pigments et des plastifiants.
Proche infrarouge (NIR)
La gamme NIR proche infrarouge, immédiatement au-delà de la plage de longueur d'onde visible, est particulièrement importante pour des applications pratiques en raison de la plus grande profondeur de pénétration du rayonnement NIR dans l'échantillon que dans le cas de la mi IR gamme de spectroscopie. Cela permet aussi de grands échantillons à mesurer dans chaque balayage par spectroscopie NIR, et est actuellement utilisé pour de nombreuses applications pratiques telles que: analyse des grains rapide, les produits pharmaceutiques de diagnostic médical / médicaments, la biotechnologie, l'analyse génomique, l'analyse protéomique, la recherche de interactomique, suivi en ligne textile , l'analyse des aliments et de l'imagerie chimique imagerie / hyperspectrale des organismes intacts, les plastiques, les textiles, la détection de l'insecte, l'application de laboratoire médico-légal, la détection de la criminalité et de diverses applications militaires.
Raman
Spectroscopie Raman utilise la diffusion inélastique de la lumière pour analyser les modes de vibration et de rotation des molécules. Les «empreintes» qui en résultent sont une aide à l'analyse.
Spectroscopie Raman anti-Stokes cohérente (CARS)
CARS est une technique récente qui a une sensibilité élevée et des applications puissantes pour '' in vivo '' la spectroscopie et l'imagerie.
Résonance magnétique nucléaire
La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire analyse les propriétés magnétiques de certains noyaux atomiques pour déterminer différents environnements locaux électroniques de l'hydrogène, du carbone, ou d'autres atomes dans un composé organique ou d'un autre composé. Il est utilisé pour aider à déterminer la structure du composé.
Photoemission
Mössbauer
La transmission ou la conversion d'électrons (CEMS) modes de spectroscopie Mössbauer sonde les propriétés des noyaux d'isotopes spécifiques dans différents environnements atomiques en analysant l'absorption de résonance de rayons gamma d'énergie caractéristique connue comme l'effet Mössbauer.
Autres Types
Il y a beaucoup de différents types de matériaux techniques d'analyse sous la rubrique générale de «spectroscopie», en utilisant une grande variété d'approches différentes de sonder les propriétés des matériaux, tels que l'absorbance, la réflexion, l'émission, la diffusion, la conductivité thermique, et l'indice de réfraction.
• Spectroscopie acoustique
• Spectroscopie Auger est une méthode utilisée pour étudier les surfaces de matériaux sur une micro-échelle. Il est souvent utilisé dans le cadre de la microscopie électronique.
• anneau bas spectroscopie de la cavité
• Spectroscopie de dichroïsme circulaire
• Niveau profond transitoire la concentration des mesures de spectroscopie et l'analyse des paramètres de défauts électriquement actifs dans les matériaux semi-conducteurs
• Spectroscopie diélectrique
• Interférométrie à double polarisation de mesurer les composantes réelles et imaginaires de l'indice de réfraction complexe
• Spectroscopie vigueur
• spectroscopie à transformée de Fourier est une méthode efficace pour le traitement de données spectrales obtenues en utilisant des interféromètres.Presque toutes les techniques de spectroscopie infrarouge (FTIR) tels que et résonance magnétique nucléaire (RMN) sont basés sur les transformées de Fourier.
• Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)
• spectroscopie de hadrons étudie l'énergie / spectre de masse des hadrons selon l'essorage, la parité, et d'autres propriétés des particules. spectroscopie Baryon et la spectroscopie des mésons sont les deux types de spectroscopie des hadrons.
• Spectroscopie tunnel d'électrons inélastique (SITE) utilise les variations de courant due à inélastique interaction électron-vibration à des énergies spécifiques qui peuvent également mesurer les transitions optiquement interdites.
• Diffusion inélastique des neutrons est similaire à la spectroscopie Raman, mais utilise à la place de neutrons photons.
• spectroscopie laser utilise des lasers accordables et d'autres types de sources d'émission cohérents, tels que des oscillateurs paramétriques optiques, pour l'excitation sélective d'espèces atomiques ou moléculaires.
• Spectroscopie laser ultra rapide
• Spectroscopie mécanique implique des interactions avec les vibrations macroscopiques, tels que les phonons. Un exemple est la spectroscopie acoustique, impliquant des ondes sonores.
• Neutron écho de spin mesures de spectroscopie de la dynamique interne des protéines et d'autres systèmes de la matière molle
• Résonance magnétique nucléaire (RMN)
• Spectroscopie photoacoustique mesure les ondes sonores produites lors de l'absorption du rayonnement.
• des mesures de spectroscopie photothermique chaleur dégagée lors de l'absorption d'un rayonnement.
• Spectroscopie Raman activité optique exploite diffusion Raman et les effets de l'activité optique de révéler des informations détaillées sur les centres chiraux dans les molécules.
• spectroscopie térahertz utilise longueurs d'onde supérieures spectroscopie infrarouge et ci-dessous les mesures d'ondes hyperfréquences ou millimétriques.
• Temps-spectroscopie résolue est la spectroscopie de la matière dans des situations où les propriétés sont en train de changer avec le temps.
• Des mesures de spectroscopie infrarouge thermique rayonnement thermique émis par les matériaux et les surfaces et est utilisé pour déterminer le type de liaisons présentes dans un échantillon, ainsi que leur environnement de réseau. Les techniques sont largement utilisées par les chimistes organiques, minéralogistes, et les scientifiques planétaires.
