Spektrometrie und Strahlung-Materie-Interaktion

Farbe

Das menschliche Auge kann das sichtbare Spektrum erkennen.

Spektrometrie: TBN-Spektrometrie und Spektralphotometrie

Die Energie, die auf eine Probe trifft, ist monochromatische Strahlung (Strahlungsenergie einer einzigen Wellenlänge oder praktisch einer sehr engen Bandbreite von Wellenlängen). Die durchgelassene Strahlung wird von sehr empfindlichen Geräten wie Photomultipliern, Fotozellen und Thermoelementen gemessen.

Die Interaktion zwischen Strahlungsenergie und Materie

Moleküle, Ionen oder Atome absorbieren Strahlung, wenn die Energie der Photonen der Eigenfrequenz der Valenzelektronen und/oder der Atome in Molekülen entspricht.

Photonen unterschiedlicher Energie haben unterschiedliche Auswirkungen auf das absorbierende Material.

1. Sehr kurze Wellenlängen mit hoher Energie, wie Gammastrahlen und kosmische Strahlung, können Kernumwandlungen verursachen. Die Energien liegen in der Größenordnung von Millionen Elektronenvolt.
2. Röntgenstrahlen betreffen Übergänge von Elektronen aus der inneren Schale des Atoms. Die Röntgenabsorption ist daher unabhängig vom Bindungszustand der Atome.
3. Die Absorption von Strahlung im ultravioletten und sichtbaren Spektrum betrifft die Elektronen der äußeren Schale.
4. Die Infrarotabsorption verändert die Schwingung der Moleküle.
5. Die Absorption von Energie im fernen Infrarot- und Mikrowellenbereich verändert die Rotation der Moleküle, was zu Energieverlusten führt.

Definitionen

1. Absorption (A): Der dekadische Logarithmus des Kehrwerts der Transmission T. In reinem Knochenmaterial wird das Lösungsmittel als Referenz verwendet. A = log 1/T
2. Absorptionsvermögen (a): Das Verhältnis zwischen der Absorption und dem Produkt aus der optischen Weglänge (b) und der Konzentration (c). a = A / bc => A = abc
   Die spezifische Absorption ist die Absorption pro Einheit der optischen Weglänge (üblicherweise in Zentimetern) und Konzentration (g/l).
3. Molarer Extinktionskoeffizient (ε): Das Absorptionsvermögen, wenn die Konzentration in Mol pro Liter und die optische Weglänge in cm angegeben wird.
4. Strahlungsleistung (P): Auch als Strahlungsfluss bezeichnet, ist dies die Energiemenge, die von einem Strahlungsenergiebündel transportiert wird. Sie wird hauptsächlich mit Fotozellen und Thermoelementdetektoren gemessen.
5. Transmission (T): Das Verhältnis zwischen der von einer Probe transmittierten Strahlungsleistung (P) und der auf die Probe treffenden Strahlungsleistung (Po), gemessen an derselben Stelle des Spektrums und mit derselben Spaltbreite. T = P / Po
   Es wird angenommen, dass die einfallenden Strahlenbündel parallel zu ebenen Flächen verlaufen, die senkrecht zur Probe stehen.