Spektroskopi Atomer Breddning Intensitet Naturlig energitillst. ändras, 0,1-1pm Doppler atom rör sig mot/fr det., 1-2 pm Kollision får/ger energi vid krock, 1-5 pm Våglängd, nm Molekyler Intensitet Absorbtion Emission Luminescens Fluorescens Fosforescens Våglängd, nm 1
Absorbtion Emission λ λ Detektor λ Detektor Strålkälla Värme Fluorescence/fosforescence Spektroskopiskt instrument generell uppställning λ 1 λ 1 Prov Analysator Detektor Registrering Strålkälla λ 2 λ 2 Vitt ljus/ Enskilda spektrallinjer Atomer/ Molekyler Selekterar vissa våglängdsband Utläsning/Bearbetning Detektor Spektroskopiska tekniker Analysatorer Absorbance Emission Fluorescence Atomer AAS, XAS, AES, AFS, XFS (XRF) XES (XRE) Molekyler UV-VIS, NIR, IR, MFS, MPS Raman Dessutom finns tex ESR, NMR som ligger utanför denna kurs. Ytanalys XFS (XRF), PIXE, ESCA, SIMS SIMS Enkristaller Filter Prisma Gitter konkavgitter reflektionsgitter 2
Kvalitetstal Upplösning R=λ/Δλ Signal/brus, signal/bakgrund Ströljusnivå Free spectral range Koma Astigmatism Sfärisk och kromatisk aberation Bildfältskrökning Detektorer Röntgen - tex halvledar- eller scintillationsdetektorer UV-VIS, NIR fotomultiplikator (PM), fotodioder, diode-array, CCD IR fotoelektriska- och fotokonduktiva halvledardetektorer L 3 L 2 L1 K Röngenspektroskopi A f fx e- KL 2 L 3 B X e- e - Röntgenspektroskopi Bra precision, sämre riktighet (std lik prov), bra linjäritet Röntgenfluorescens, XFS Kvantitativ, snabb Förstör ej provet Fasta, pulver, flytande Molekyler- studera kristaller Röntgenspektroskopi Röntgenabsorption, XAS Mäta tunga element i lätt matris Röntgenemission, XES Ovanligt, provet förstörs PIXE, particle induced x-ray emission Ytanalys, förstör ej provet Kräver protonaccelerator Molekylärt Absorbans Kvantitativt Beers lag A = a b c a (g/l), ε (mol/l) Kvicksilver-, deuterium- eller wolframlampa A = ε b c Prov Analysator Detektor + Registrering Referens Tex gitter Tex PM, diode array 3
Molekylärt Fluorescens,fosforescens Kvantitativt Hög känslighet Selektivt Flu. singlett singlett Fosf. singlett triplett Hg-, Xe-lampa Analysator Tex gitter Prov Tex gitter Analysator Detektor + Registrering Tex PM, diode array Fria atomer - vätskor, pulver, fasta, gaser Emission, AES Absorbtion, AAS Fluorescens, AFS Emission kvantitativ, kvalitativ Atomreservoar: tex låga, plasma Prov Analysator Detektor Registrering Atomreservoar Låga, plasma Atomreservoarer AES Låga FES Max 3200 K Acetylen/luft, propan/luft, vätgas/luft Alkalimetaller, alkaliska jordartsmetaller Förstoftare ger aerosol Aerosol: blandn av förstoft.gas (tex luft), lösn.medelsånga, lösningsdroppar Atomreservoarer AES Låga Fasta prov Lösa upp spånor i svavelsyra/salpetersyra Bilda en ljusbåge mot provet Gaser Blandas m gas i lågan, svårt m standard Atomreservoarer AES Inductively coupled plasma, ICP Plasma : argon, atomer, joner, elektroner Fler element än låga Aerosol pss låga men m argon 4
Absorption, AAS Kvantitativt HCL, hollow cathode lamp Atomreservoarer AAS Låga, se AES Grafitugn Högre känslighet, små volymer (μl) Provet torkar in, föraskas, atomiseras D 2-lampa Prov Analysator Detektor Registrering HCL Roterande sektorspegel Fluorescens, AFS Ovanlig Laser Känslig Störningar atomär spek Spektrala bredbandiga, smalbandiga,emission, absoprtion Bakgrundskorrektion tex D 2, Zeeman Byte av spektrallinje, 3-5/atom anv.bar Kemiska För stabila föreningar Binda upp det andra ämnet Skapa lättsönderdelade föreningar Höja temp Störningar atomär spek Jonisations- Elektronkonc varierar pga konc av att lättjoniserade atomer varierar Tillsats av överskott av tex Na, K Fysikaliska Tex viskositet, densitet, temperatur, ytspänning varierar, förstoftningsgrad och provintag ändras Samma fysikaliska egenskaper i prover och std IR, NIR Molekylärt, Absorption, Vibrationer, Rotationer IR Inskickad foton ger dipolförändring Elastisk kollision, Grundtoner Ej vattenlösta prov Ej vanligt glas, pressade salter, vätskor, gaser, pressning,pasta,fasta FTIR bättre känslighet NIR Över- och grundtoner C-H, N-H, O-H Fasta Låg känslighet 5
IR Raman Molekylärt, Absorption, Vibrationer, Rotationer Glödare Prov Referens Analysator "Dämpare" Litet avstånd Detektor + Registrering Fotoelektriska, termiska Inskickad foton ger polariserbarhetsförändr. Icke-elastisk kollision Låg intensitet Mindre risk för överlapp än i IR Laser som strålkälla Vattenlösta prov möjliga Ytanalys PIXE-particle induced x-ray emission Protoner ger röntgenstrålning ESCA-electron spectroscopy for chemical analysis Röntgenstrålning slår ut elektroner Kvalitativ information utifrån energifördelning SIMS-secondary ion mass spectrometry Joner slår ut atomer, molekyler, joner 6