Was ist ein Absorptionsspektralphotometer?
Ein Absorptionsspektrophotometer ist ein analytisches Instrument zur Bestimmung der Menge eines in einer Probe vorhandenen Elements. Es beruht auf der Tatsache, dass Elemente Licht mit einer bestimmten Frequenz innerhalb des Lichtspektrums absorbieren. Befindet sich ein Atom im niedrigsten Energie- oder Grundzustand, kann es ein Lichtphoton mit einer bestimmten Frequenz absorbieren und mithilfe der Energie des Photons in einen höheren Energiezustand springen. Somit ist es möglich, das Element in einer Probe zu erfassen und die vorhandene Menge zu bestimmen, indem die Lichtmenge mit der relevanten Frequenz gemessen wird, die von der Probe absorbiert wird. Diese Technik ist in der Chemie für die Elementaranalyse weit verbreitet.
Die typischen Komponenten eines Absorptionsspektrophotometers umfassen eine Lichtquelle; eine Kammer oder Zelle, in der die Probe dem Licht ausgesetzt ist; ein Monochromator, bei dem es sich um ein Gerät handelt, mit dem die Frequenz von Interesse ausgewählt und isoliert werden kann; und einen Detektor, der die Intensität des Lichts bei dieser Frequenz misst. Da die bei dieser Frequenz absorbierte Lichtmenge proportional zur Konzentration des Elements ist, kann die Menge des vorhandenen Elements berechnet werden. Die Daten können auf einem Bildschirm angezeigt und / oder elektronisch gespeichert werden.
Die Lichtquelle für ein Absorptionsspektrophotometer emittiert normalerweise Licht mit der spezifischen Frequenz, die von dem Element absorbiert wird, für das der Test durchgeführt wird. Da die Absorptionsfrequenz eines Elements der Emissionsfrequenz entspricht, kann die Quelle dieses Element verwenden, um Licht mit der erforderlichen Frequenz zu erzeugen. Dies kann durch eine elektrische Entladung in einer inerten Atmosphäre unter Verwendung des Elements als Kathode erreicht werden. Normalerweise sind verschiedene Lichtquellen erforderlich, um auf verschiedene Elemente zu prüfen, aber in einigen Fällen wird eine Kathode verwendet, die mehrere Elemente enthält, um die gleichzeitige Prüfung dieser Elemente zu ermöglichen.
Bei den am häufigsten verwendeten Absorptionsspektrophotometern wird die Probe - normalerweise eine Lösung - in ein Aerosol umgewandelt und in eine heiße Flamme eingebracht, die alle Ionen des interessierenden Elements in ihrem Grundzustand in Atome umwandelt, so dass sie absorbieren Licht. Die Art der verwendeten Flamme hängt von dem interessierenden Element ab. Für viele Elemente wird eine Sauerstoff-Acetylen-Flamme verwendet; Einige Metalle können jedoch Oxide bilden, wenn genügend Sauerstoff in der Flamme vorhanden ist. In diesen Fällen kann eine nicht oxidierende Flamme verwendet werden. Andere Verfahren umfassen die Verwendung eines Graphitofens zum Erhitzen der Probe auf eine hohe Temperatur und das elektrische Erhitzen der Probe in einem dünnen Kohlenstoffstab.
Für das Absorptionsspektrophotometer gibt es ein breites Anwendungsspektrum. Eine häufige Anwendung in der Geologie ist die Bestimmung des Gehalts verschiedener Metalle in einer Mineralprobe. Auf dem Gebiet des Umweltschutzes kann dieses Instrument verwendet werden, um den Gehalt an giftigen Elementen in Industrieabwässern, Flusswasser und Grundwasser zu überprüfen oder den Gehalt an giftigen Schwermetallen in Fischen zu bestimmen. In ähnlicher Weise kann es verwendet werden, um den Gehalt verschiedener Elemente in Blutproben zu überprüfen - beispielsweise essentielle Elemente wie Natrium, Kalzium und Magnesium sowie toxische Elemente.