Nel XVII secolo denotava la totalità di tutti i valori di qualunque grandezza fisica. Energia, massa, radiazione ottica. È quest'ultimo quello che spesso si intende quando si parla di spettro della luce. Nello specifico, lo spettro della luce è un insieme di bande di radiazione ottica di diverse frequenze, alcune delle quali possiamo vedere ogni giorno nel mondo esterno, mentre altre sono inaccessibili a occhio nudo. A seconda della possibilità di percezione da parte dell'occhio umano, lo spettro della luce si divide in parte visibile e parte invisibile. Quest'ultimo, a sua volta, è esposto alla luce infrarossa e ultravioletta.
Tipi di spettri
Esistono anche diversi tipi di spettri. Ce ne sono tre, a seconda della densità spettrale dell'intensità della radiazione. Gli spettri possono essere continui, lineari e striati. I tipi di spettri vengono determinati utilizzando
spettro continuo
Uno spettro continuo è formato da solidi ad alta temperatura o gas ad alta densità. Il famoso arcobaleno di sette colori è un esempio diretto di spettro continuo.
spettro di linee
Rappresenta anche i tipi di spettri e proviene da qualsiasi sostanza che si trova allo stato atomico gassoso. È importante notare qui che è nell'atomo, non nel molecolare. Un tale spettro fornisce un'interazione estremamente bassa degli atomi tra loro. Poiché non esiste interazione, gli atomi emettono permanentemente onde della stessa lunghezza d'onda. Un esempio di tale spettro è il bagliore dei gas riscaldati ad alta temperatura.
spettro a strisce
Lo spettro a strisce rappresenta visivamente bande separate, chiaramente delimitate da intervalli piuttosto scuri. Inoltre, ciascuna di queste bande non è una radiazione con una frequenza strettamente definita, ma è costituita da un gran numero di linee luminose ravvicinate l'una all'altra. Un esempio di tali spettri, come nel caso dello spettro a righe, è il bagliore dei vapori ad alte temperature. Tuttavia, non sono più creati da atomi, ma da molecole che hanno un legame comune estremamente stretto, che provoca un tale bagliore.
Spettro di assorbimento
Tuttavia, i tipi di spettri non finiscono qui. Inoltre, si distingue un altro tipo, come uno spettro di assorbimento. Nell'analisi spettrale lo spettro di assorbimento è costituito da linee scure sullo sfondo di uno spettro continuo e, in sostanza, lo spettro di assorbimento è espressione della dipendenza dall'indice di assorbimento di una sostanza, che può essere più o meno elevato.
Sebbene esista un'ampia gamma di approcci sperimentali per misurare gli spettri di assorbimento. L'esperimento più comune è quando il raggio di radiazione generato viene fatto passare attraverso un gas raffreddato (per assenza di interazione delle particelle e, di conseguenza, luminescenza), dopo di che viene determinata l'intensità della radiazione che lo attraversa. L'energia trasferita può essere utilizzata per calcolare l'assorbimento.
Analisi spettrale, metodo per la determinazione qualitativa e quantitativa della composizione delle sostanze, basato sullo studio dei loro spettri di emissione, assorbimento, riflessione e luminescenza. Distinguere tra atomico e molecolare analisi spettrale, i cui compiti sono determinare, rispettivamente, la composizione elementare e molecolare di una sostanza. Emissivo analisi spettrale effettuato secondo gli spettri di emissione di atomi, ioni o molecole variamente eccitati, assorbimento analisi spettrale- in base agli spettri di assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte degli oggetti analizzati (vedi. Spettroscopia di assorbimento). A seconda dello scopo dello studio, le proprietà dell'analita, le specifiche degli spettri utilizzati, l'intervallo di lunghezze d'onda e altri fattori, il corso dell'analisi, le apparecchiature, i metodi per misurare gli spettri e le caratteristiche metrologiche dei risultati variano notevolmente. Secondo questo analisi spettrale suddiviso in più metodi indipendenti (vedi, in particolare, spettroscopia a riflessione, spettroscopia ultravioletta, ).
spesso sotto analisi spettrale comprendere solo l'analisi spettrale delle emissioni atomiche (AESA) - un metodo di analisi elementare basato sullo studio degli spettri di emissione di atomi e ioni liberi nella fase gassosa nell'intervallo di lunghezze d'onda di 150-800 nm (vedi).
Un campione della sostanza in esame viene introdotto nella sorgente di radiazioni, dove evapora, dissocia le molecole ed eccita gli atomi risultanti (ioni). Questi ultimi emettono una radiazione caratteristica, che entra nel dispositivo di registrazione dello strumento spettrale.
Nell'analisi spettrale qualitativa, gli spettri dei campioni vengono confrontati con gli spettri degli elementi noti riportati nei corrispondenti atlanti e tabelle delle linee spettrali, e così viene stabilita la composizione elementare dell'analita. Nell'analisi quantitativa, la quantità (concentrazione) dell'elemento desiderato nella sostanza analizzata è determinata dalla dipendenza dell'entità del segnale analitico (densità di annerimento o densità ottica della linea analitica sulla lastra fotografica; flusso luminoso al ricevitore fotoelettrico ) dell'elemento desiderato sul suo contenuto nel campione. Questa dipendenza è determinata in modo complesso da molti fattori difficili da controllare (composizione grossolana dei campioni, loro struttura, finezza, parametri della sorgente di eccitazione dello spettro, instabilità dei dispositivi di registrazione, proprietà delle lastre fotografiche, ecc.). Pertanto, di norma, per determinarlo, viene utilizzata una serie di campioni per la calibrazione che, in termini di composizione lorda e struttura, sono il più vicino possibile alla sostanza analizzata e contengono quantità note degli elementi da determinare. Tali campioni possono servire come metalli appositamente preparati. leghe, miscele di sostanze, soluzioni, incl. e prodotto dall'industria. Per eliminare l'influenza sui risultati dell'analisi dell'inevitabile differenza nelle proprietà dei campioni analizzati e standard, vengono utilizzati metodi diversi; ad esempio, confrontano le linee spettrali dell'elemento da determinare e il cosiddetto elemento di confronto, che è vicino nelle proprietà chimiche e fisiche all'elemento da determinare. Quando si analizzano materiali dello stesso tipo, è possibile utilizzare le stesse dipendenze di calibrazione, che vengono periodicamente corrette in base ai campioni di verifica.
La sensibilità e l'accuratezza dell'analisi spettrale dipendono principalmente dalle caratteristiche fisiche delle sorgenti di radiazioni (eccitazione dello spettro): temperatura, concentrazione di elettroni, tempo di residenza degli atomi nella zona di eccitazione dello spettro, stabilità della modalità sorgente, ecc. Per risolvere uno specifico problema analitico, è necessario scegliere una sorgente di radiazioni adeguata, ottenere l'ottimizzazione delle sue caratteristiche utilizzando vari metodi: l'uso di un'atmosfera inerte, l'imposizione di un campo magnetico, l'introduzione di sostanze speciali che stabilizzano la temperatura di scarico , il grado di ionizzazione degli atomi, processi di diffusione a livello ottimale, ecc. In considerazione della varietà di fattori che si influenzano reciprocamente, in questo caso vengono spesso utilizzati metodi di pianificazione matematica degli esperimenti.
Nell'analisi dei solidi, vengono comunemente utilizzate scariche ad arco (CC e CA) e scintille, alimentate da generatori stabilizzatori appositamente progettati (spesso controllati elettronicamente). Sono stati realizzati anche generatori universali, con l'ausilio dei quali si ottengono scariche di vario tipo con parametri variabili che influiscono sull'efficienza dei processi di eccitazione dei campioni oggetto di studio. Un campione solido elettricamente conduttivo può fungere direttamente da elettrodo ad arco o scintilla; Campioni solidi e polveri non conduttivi vengono posizionati nei recessi degli elettrodi di carbonio di una configurazione o dell'altra. In questo caso, vengono eseguite sia l'evaporazione completa (spruzzatura) dell'analita sia l'evaporazione frazionata di quest'ultimo e l'eccitazione dei componenti del campione in conformità con le loro proprietà fisiche e chimiche, il che consente di aumentare la sensibilità e l'accuratezza dell'analisi . Per migliorare l'effetto del frazionamento dell'evaporazione, vengono ampiamente utilizzati additivi alla sostanza analizzata dei reagenti, che promuovono la formazione di composti altamente volatili (fluoruri, cloruri, solfuri, ecc.) degli elementi da determinare ad alta temperatura [( 5-7) 10 3 K] condizioni dell'arco di carbonio. Per analizzare campioni geologici sotto forma di polveri, è ampiamente utilizzato il metodo di versare o soffiare campioni nella zona di scarica dell'arco di carbonio.
Nell'analisi di campioni metallurgici, oltre a scariche a scintilla di vario tipo, vengono utilizzate anche sorgenti luminose a scarica a bagliore (lampade di Grim, scarica in un catodo cavo). Sono state sviluppate sorgenti automatizzate combinate in cui vengono utilizzate lampade a scarica a bagliore o analizzatori elettrotermici per l'evaporazione o lo sputtering e, ad esempio, vengono utilizzati plasmatroni ad alta frequenza per ottenere spettri. In questo caso è possibile ottimizzare le condizioni di evaporazione ed eccitazione degli elementi da determinare.
Quando si analizzano campioni liquidi (soluzioni), i migliori risultati si ottengono utilizzando plasmatroni ad alta frequenza (HF) e microonde (UHF) operanti in un'atmosfera inerte, nonché nell'analisi fotometrica di fiamma (vedere ). Per stabilizzare la temperatura del plasma di scarica al livello ottimale, vengono introdotti additivi di sostanze facilmente ionizzabili, come i metalli alcalini. Una scarica RF con un accoppiamento induttivo di una configurazione toroidale viene utilizzata con particolare successo (Fig. 1). Separa le zone di assorbimento dell'energia RF e di eccitazione dello spettro, il che rende possibile aumentare notevolmente l'efficienza di eccitazione e il rapporto segnale/rumore analitico utile e, quindi, raggiungere limiti di rilevamento molto bassi per un'ampia gamma di elementi. I campioni vengono iniettati nella zona di eccitazione utilizzando atomizzatori pneumatici o (raramente) ad ultrasuoni. Nell'analisi che utilizza plasmatroni a RF e microonde e fotometria di fiamma, la deviazione standard relativa è 0,01-0,03, che in alcuni casi consente l'uso dell'analisi spettrale invece di metodi di analisi chimica accurati, ma più laboriosi e dispendiosi in termini di tempo.
Per l'analisi delle miscele di gas sono necessari appositi impianti a vuoto; gli spettri vengono eccitati utilizzando scariche a radiofrequenza e microonde. A causa dello sviluppo della gascromatografia, questi metodi vengono utilizzati raramente.
Riso. 1. Torcia al plasma RF: 1 torcia di gas di scarico; 2 zone di eccitazione degli spettri; 3 zone di assorbimento dell'energia RF; induttore di riscaldamento 4; 5 ingressi gas refrigerante (azoto, argon); 6 ingressi del gas che forma plasma (argon); Ingresso campione a 7 nebulizzazioni (gas di trasporto - argon).
Nell'analisi di sostanze di elevata purezza, quando è necessario determinare elementi il cui contenuto è inferiore al 10-5%, nonché nell'analisi di sostanze tossiche e radioattive, i campioni vengono pretrattati; ad esempio, gli elementi da determinare vengono parzialmente o completamente separati dalla base e trasferiti in un volume di soluzione più piccolo o introdotti in una massa più piccola di una sostanza più conveniente per l'analisi. Per separare i componenti del campione si utilizzano la distillazione frazionata della base (più raramente, le impurità), l'adsorbimento, la precipitazione, l'estrazione, la cromatografia e lo scambio ionico. L'analisi spettrale che utilizza i metodi chimici elencati per la concentrazione del campione viene generalmente definita analisi spettrale chimica. Ulteriori operazioni di separazione e concentrazione degli elementi da determinare aumentano notevolmente la complessità e la durata dell'analisi e ne peggiorano l'accuratezza (la deviazione standard relativa raggiunge valori di 0,2-0,3), ma riduce i limiti di rilevabilità di 10-100 volte .
Un'area specifica dell'analisi spettrale è l'analisi microspettrale (locale). In questo caso, il microvolume della sostanza (la profondità del cratere va da decine di micron a diversi micron) viene solitamente evaporato da un impulso laser che agisce su una sezione della superficie del campione con un diametro di diverse decine di micron. Per eccitare gli spettri, molto spesso viene utilizzata una scarica di scintilla pulsata sincronizzata con un impulso laser. Il metodo è utilizzato nello studio dei minerali, nella scienza dei metalli.
Gli spettri vengono registrati utilizzando spettrografi e spettrometri (quantometri). Esistono molti tipi di questi strumenti, che differiscono per luminosità, dispersione, risoluzione e area di lavoro spettrale. Una grande luminosità è necessaria per rilevare radiazioni deboli, una grande dispersione - per separare linee spettrali con lunghezze d'onda vicine nell'analisi di sostanze con spettri multilinea, nonché per aumentare la sensibilità dell'analisi. Come dispositivi che disperdono la luce, vengono utilizzati reticoli di diffrazione (piatti, concavi, filettati, olografici, profilati), aventi da diverse centinaia a diverse migliaia di linee per millimetro, molto meno spesso - prismi di quarzo o vetro.
Per l'analisi spettrale qualitativa sono preferibili gli spettrografi (Fig. 2) che registrano gli spettri su speciali lastre fotografiche o (raramente) su pellicole fotografiche, perché consentire di studiare contemporaneamente l'intero spettro del campione (nell'area di lavoro del dispositivo); tuttavia, vengono utilizzati anche per analisi quantitative per la relativa economicità, disponibilità e facilità di manutenzione. L'annerimento delle linee spettrali sulle lastre fotografiche viene misurato utilizzando microfotometri (microdensitometri). L'uso di un computer o di microprocessori in questo caso fornisce una modalità automatica di misurazione, elaborazione dei risultati e emissione dei risultati finali dell'analisi.
Fig.2. Schema ottico dello spettrografo: fenditura ad 1 ingresso; Specchio a 2 giri; Specchio a 3 sfere; reticolo di diffrazione a 4; Scala di illuminazione a 5 lampadine; 6 scale; 7-targa fotografica.
Riso. 3. Schema di un quantometro (su 40 canali di registrazione, ne sono mostrati solo tre): 1-policromatore; reticoli a 2 diffrazioni; slot a 3 uscite; moltiplicatore a 4 fotoelettroni; slot a 5 ingressi; 6 treppiedi con sorgenti luminose; 7 generatori di scariche a scintilla e ad arco; 8-dispositivo di registrazione elettronico; Complesso informatico a 9 controlli.
Negli spettrometri, la registrazione fotoelettrica dei segnali analitici viene effettuata utilizzando tubi fotomoltiplicatori (PMT) con elaborazione automatica dei dati su un computer. I policromatori fotoelettrici multicanale (fino a 40 canali e più) nei quantometri (Fig. 3) consentono di registrare simultaneamente linee analitiche di tutti gli elementi determinati previsti dal programma. Quando si utilizzano monocromatori a scansione, l'analisi multielemento è garantita da un'elevata velocità di scansione sullo spettro secondo un determinato programma.
Per determinare gli elementi (C, S, P, As, ecc.), le cui linee analitiche più intense si trovano nella regione UV dello spettro a lunghezze d'onda inferiori a 180-200 nm, vengono utilizzati spettrometri a vuoto.
Quando si utilizzano quantometri, la durata dell'analisi è determinata in larga misura dalle procedure per preparare il materiale di partenza per l'analisi. Una significativa riduzione dei tempi di preparazione del campione si ottiene automatizzando le fasi più lunghe: dissoluzione, portare le soluzioni a una composizione standard, ossidazione dei metalli, macinazione e miscelazione delle polveri e campionamento di una determinata massa. In molti casi, l'analisi spettrale multielemento viene eseguita in pochi minuti, ad esempio: nell'analisi di soluzioni utilizzando spettrometri fotoelettrici automatizzati con plasmatroni RF o nell'analisi di metalli nel processo di fusione con campionamento automatico nella sorgente di radiazioni.
Introduzione …………………………..……………..2
Meccanismo di radiazione…………………..………..3
Distribuzione dell'energia nello spettro................................................................4
Tipi di spettri…………………..……………..6
Tipi di analisi spettrale…………………..…………. …………………..……………..………….. …………………..……………..………….. ……………………….
Conclusione…………………..……………..9
Letteratura…………………..………..11
introduzione
Lo spettro è la scomposizione della luce nelle sue parti componenti, raggi di diversi colori.
Viene chiamato il metodo per studiare la composizione chimica di varie sostanze mediante i loro spettri di emissione o assorbimento analisi spettrale. L'analisi spettrale richiede una quantità trascurabile di sostanza. La velocità e la sensibilità hanno reso questo metodo indispensabile sia nei laboratori che in astrofisica. Poiché ogni elemento chimico della tavola periodica emette uno spettro di emissione e di assorbimento caratteristico solo per esso, ciò rende possibile studiare la composizione chimica di una sostanza. I fisici Kirchhoff e Bunsen tentarono per la prima volta di realizzarlo nel 1859, dopo averlo costruito spettroscopio. La luce vi passava attraverso una stretta fessura tagliata da un bordo del telescopio (questo tubo con una fessura è chiamato collimatore). Dal collimatore, i raggi cadevano su un prisma coperto da una scatola incollata all'interno con carta nera. Il prisma deviava lateralmente i raggi che uscivano dalla fessura. C'era uno spettro. Successivamente, la finestra è stata appesa con una tenda e un bruciatore acceso è stato posizionato nella fessura del collimatore. Pezzi di varie sostanze furono introdotti uno ad uno nella fiamma di una candela e osservarono lo spettro risultante attraverso il secondo telescopio. Si è scoperto che i vapori caldi di ciascun elemento davano raggi di un colore rigorosamente definito, e il prisma deviava questi raggi in un luogo rigorosamente definito, e quindi nessun colore poteva mascherare l'altro. Ciò portò alla conclusione che era stato trovato un metodo radicalmente nuovo di analisi chimica: mediante lo spettro di una sostanza. Nel 1861, sulla base di questa scoperta, Kirchhoff dimostrò la presenza di numerosi elementi nella cromosfera solare, ponendo le basi per l'astrofisica.
Meccanismo di radiazione
La sorgente luminosa deve consumare energia. La luce è un'onda elettromagnetica con una lunghezza d'onda di 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 M. Le onde elettromagnetiche vengono emesse durante il movimento accelerato di particelle cariche. Queste particelle cariche fanno parte degli atomi. Ma senza sapere come è organizzato l'atomo, non si può dire nulla di affidabile sul meccanismo della radiazione. È chiaro solo che non c'è luce all'interno di un atomo, proprio come non c'è suono nella corda di un pianoforte. Come una corda che comincia a suonare solo dopo un colpo di martello, gli atomi danno vita alla luce solo dopo essere stati eccitati.
Affinché un atomo possa irradiarsi, deve trasferire energia. Irradiando, un atomo perde l'energia che ha ricevuto e per il continuo splendore di una sostanza è necessario un afflusso di energia ai suoi atomi dall'esterno.
Radiazione termica. Il tipo di radiazione più semplice e comune è la radiazione termica, nella quale le perdite energetiche degli atomi per l'emissione della luce sono compensate dall'energia del movimento termico degli atomi o (molecole) del corpo radiante. Più alta è la temperatura corporea, più velocemente si muovono gli atomi. Quando gli atomi veloci (molecole) si scontrano tra loro, parte della loro energia cinetica viene convertita in energia di eccitazione degli atomi, che poi emettono luce.
La fonte di calore della radiazione è il Sole, così come una normale lampada a incandescenza. La lampada è una fonte molto conveniente, ma antieconomica. Solo circa il 12% di tutta l'energia rilasciata nella lampada dalla corrente elettrica viene convertita in energia luminosa. La fonte di calore della luce è la fiamma. I granelli di fuliggine vengono riscaldati dall'energia rilasciata durante la combustione del carburante ed emettono luce.
Elettroluminescenza. L'energia necessaria agli atomi per emettere luce può essere presa in prestito anche da fonti non termiche. Durante la scarica nei gas, il campo elettrico trasmette agli elettroni una grande energia cinetica. Gli elettroni veloci subiscono collisioni con gli atomi. Parte dell'energia cinetica degli elettroni va all'eccitazione degli atomi. Gli atomi eccitati emettono energia sotto forma di onde luminose. Per questo motivo, la scarica nel gas è accompagnata da un bagliore. Questa è l'elettroluminescenza.
catodoluminescenza. Il bagliore dei solidi causato dal loro bombardamento con gli elettroni è chiamato catodoluminescenza. La catodoluminescenza fa brillare gli schermi dei tubi a raggi catodici dei televisori.
Chemiluminescenza. In alcune reazioni chimiche che liberano energia, parte di questa energia viene spesa direttamente per l'emissione di luce. La sorgente luminosa rimane fredda (ha la temperatura ambiente). Questo fenomeno è chiamato chemioluminescenza.
Fotoluminescenza. La luce che cade su una sostanza viene in parte riflessa e in parte assorbita. L'energia della luce assorbita nella maggior parte dei casi provoca solo il riscaldamento dei corpi. Tuttavia, alcuni corpi stessi iniziano a brillare direttamente sotto l'azione della radiazione incidente su di essi. Questa è la fotoluminescenza. La luce eccita gli atomi della materia (aumenta la loro energia interna), dopodiché si illuminano da soli. Ad esempio, le vernici luminose, che ricoprono molte decorazioni natalizie, emettono luce dopo essere state irradiate.
La luce emessa durante la fotoluminescenza ha, di regola, una lunghezza d'onda maggiore della luce che eccita il bagliore. Questo può essere osservato sperimentalmente. Se dirigi un raggio di luce verso un recipiente contenente fluoresceite (colorante organico),
fatto passare attraverso un filtro di luce viola, questo liquido inizia a brillare di luce verde-gialla, cioè di luce con una lunghezza d'onda maggiore di quella della luce viola.
Il fenomeno della fotoluminescenza è ampiamente utilizzato nelle lampade fluorescenti. Il fisico sovietico S. I. Vavilov propose di coprire la superficie interna del tubo di scarica con sostanze capaci di brillare intensamente sotto l'azione delle radiazioni a onde corte provenienti da una scarica di gas. Le lampade fluorescenti sono circa tre o quattro volte più economiche delle tradizionali lampade a incandescenza.
Vengono elencati i principali tipi di radiazioni e le sorgenti che le creano. Le fonti di radiazione più comuni sono termiche.
Distribuzione dell'energia nello spettro
Sullo schermo dietro un prisma rifrattivo, i colori monocromatici dello spettro sono disposti nel seguente ordine: rosso (che ha la lunghezza d'onda maggiore tra le onde della luce visibile (k = 7,6 (10-7 m e l'indice di rifrazione più basso), arancione, giallo, verde, blu, blu e viola (con la lunghezza d'onda più piccola nello spettro visibile (f = 4 (10-7 m e l'indice di rifrazione più alto). Nessuna delle sorgenti emette luce monocromatica, cioè luce di un colore rigorosamente definito lunghezza d'onda Ne siamo convinti dagli esperimenti sulla decomposizione della luce in uno spettro utilizzando un prisma, nonché dagli esperimenti sull'interferenza e sulla diffrazione.
L'energia che la luce della sorgente porta con sé è distribuita in un certo modo sulle onde di tutte le lunghezze d'onda che compongono il fascio luminoso. Possiamo anche dire che l'energia è distribuita sulle frequenze, poiché esiste una relazione semplice tra lunghezza d'onda e frequenza: v = c.
La densità di flusso della radiazione elettromagnetica, o intensità /, è determinata dall'energia &W attribuibile a tutte le frequenze. Per caratterizzare la distribuzione della radiazione sulle frequenze è necessario introdurre un nuovo valore: l'intensità per unità di intervallo di frequenza. Questo valore è chiamato densità spettrale dell'intensità della radiazione.
La densità spettrale del flusso di radiazione può essere trovata sperimentalmente. Per questo è necessario utilizzare un prisma per ottenere lo spettro di radiazione, ad esempio, di un arco elettrico, e misurare la densità del flusso di radiazione che cade su piccoli intervalli spettrali di larghezza Av.
Non puoi fare affidamento sull'occhio quando stimi la distribuzione dell'energia. L'occhio ha una sensibilità selettiva alla luce: il massimo della sua sensibilità si trova nella regione giallo-verde dello spettro. È meglio sfruttare la proprietà del corpo nero di assorbire quasi completamente la luce di tutte le lunghezze d'onda. In questo caso, l'energia delle radiazioni (cioè la luce) provoca il riscaldamento del corpo. Pertanto è sufficiente misurare la temperatura corporea e utilizzarla per giudicare la quantità di energia assorbita nell'unità di tempo.
Un normale termometro è troppo sensibile per essere utilizzato con successo in tali esperimenti. Sono necessari strumenti di misurazione della temperatura più sensibili. Puoi prendere un termometro elettrico, in cui l'elemento sensibile è realizzato sotto forma di una sottile piastra metallica. Questa piastra deve essere ricoperta da un sottile strato di fuliggine, che assorbe quasi completamente la luce di qualsiasi lunghezza d'onda.
La piastra termosensibile dello strumento deve essere posizionata in un punto o nell'altro dello spettro. L'intero spettro visibile di lunghezza l dai raggi rossi al viola corrisponde all'intervallo di frequenze da v kr a y f. La larghezza corrisponde ad un piccolo intervallo Av. Riscaldando la piastra nera dell'apparecchio si può valutare la densità del flusso di radiazione per intervallo di frequenza Av. Spostando la piastra lungo lo spettro, scopriamo che la maggior parte dell'energia si trova nella parte rossa dello spettro, e non in quella giallo-verde, come sembra all'occhio.
Sulla base dei risultati di questi esperimenti è possibile tracciare la dipendenza della densità spettrale dell'intensità della radiazione dalla frequenza. La densità spettrale dell'intensità della radiazione è determinata dalla temperatura della lastra, e la frequenza non è difficile da trovare se lo strumento utilizzato per decomporre la luce è calibrato, cioè se si sa a quale frequenza corrisponde la data sezione dello spettro A.
Tracciando lungo l'asse delle ascisse i valori delle frequenze corrispondenti ai punti medi degli intervalli Av, e lungo l'asse delle ordinate la densità spettrale dell'intensità della radiazione, otteniamo una serie di punti attraverso i quali è possibile tracciare una curva regolare. Questa curva fornisce una rappresentazione visiva della distribuzione dell'energia e della parte visibile dello spettro di un arco elettrico.
La scienza e la tecnologia moderne sono inconcepibili senza la conoscenza della composizione chimica delle sostanze oggetto dell'attività umana. I minerali trovati dai geologi e le nuove sostanze e materiali ottenuti dai chimici sono caratterizzati principalmente dalla loro composizione chimica. Per il corretto svolgimento dei processi tecnologici in vari settori dell'economia nazionale è necessaria un'accurata conoscenza della composizione chimica delle materie prime iniziali, dei prodotti intermedi e finiti.
Il rapido sviluppo della tecnologia impone nuovi requisiti ai metodi di analisi della materia. Fino a tempi relativamente recenti era possibile limitarsi alla determinazione delle impurezze presenti in concentrazioni fino al 10–2–10–3%. L'emergere e il rapido sviluppo negli anni del dopoguerra dell'industria dei materiali atomici, nonché della produzione di acciai e leghe duri, resistenti al calore e altri acciai e leghe speciali, hanno richiesto un aumento della sensibilità dei metodi analitici a 10–4–10– 6%, poiché è stato riscontrato che la presenza di impurità anche in concentrazioni così piccole influisce in modo significativo sulle proprietà dei materiali e sul corso di alcuni processi tecnologici.
Recentemente, in connessione con lo sviluppo dell'industria dei materiali semiconduttori, sono stati imposti requisiti ancora più elevati sulla purezza delle sostanze e, di conseguenza, sulla sensibilità dei metodi analitici: è necessario determinare le impurità, il cui contenuto è completamente trascurabile (10-7–10-9%). Naturalmente, una purezza così elevata delle sostanze è necessaria solo in casi individuali, ma in un modo o nell'altro, un aumento della sensibilità dell'analisi è diventato un requisito necessario in quasi tutti i settori della scienza e della tecnologia.
Nella produzione di materiali polimerici, la concentrazione di impurità nei materiali di partenza (monomeri) era molto elevata, spesso decimi e persino un intero numero di punti percentuali. È stato recentemente scoperto che la qualità di molti polimeri finiti dipende fortemente dalla loro purezza. Pertanto, attualmente, i composti insaturi iniziali e alcuni altri monomeri vengono testati per la presenza di impurità, il cui contenuto non deve superare il 10–2–10–4%. In geologia vengono sempre più utilizzati metodi idrochimici di esplorazione dei giacimenti minerari. Per una loro efficace applicazione è necessario dosare i sali metallici nelle acque naturali ad una concentrazione di 10-4–10-8 g/le anche inferiore.
Attualmente vengono imposti requisiti sempre più stringenti non solo riguardo alla sensibilità dell'analisi. L'introduzione di nuovi processi tecnologici nella produzione è solitamente strettamente correlata allo sviluppo di metodi che forniscono una velocità e una precisione di analisi sufficientemente elevate. Oltre a ciò, i metodi analitici richiedono prestazioni elevate e la capacità di automatizzare le singole operazioni o l'intera analisi. I metodi chimici di analisi non sempre soddisfano i requisiti della scienza e della tecnologia moderne. Pertanto, vengono sempre più introdotti nella pratica metodi fisico-chimici e fisici per determinare la composizione chimica, che hanno una serie di caratteristiche preziose. Tra questi metodi, uno dei posti principali è giustamente occupato da analisi spettrale.
Grazie all'elevata selettività dell'analisi spettrale è possibile, utilizzando lo stesso schema elettrico, sugli stessi strumenti, analizzare un'ampia varietà di sostanze, scegliendo di volta in volta solo le condizioni più favorevoli per ottenere la massima velocità, sensibilità e accuratezza dell'analisi. Pertanto, nonostante l'enorme numero di tecniche analitiche destinate all'analisi di vari oggetti, si basano tutte su un concetto comune.
L'analisi spettrale si basa sullo studio della struttura della luce emessa o assorbita dall'analita. I metodi di analisi spettrale sono suddivisi in emissione (emissione - emissione) e assorbimento (assorbimento - assorbimento).
Considerare lo schema dell'analisi spettrale di emissione (Fig. 6.8a). Affinché una sostanza emetta luce, è necessario trasferirle ulteriore energia. Gli atomi e le molecole dell'analita passano quindi in uno stato eccitato. Ritornando al loro stato normale, emettono l'energia in eccesso sotto forma di luce. La natura della luce emessa da solidi o liquidi dipende solitamente molto poco dalla composizione chimica e quindi non può essere utilizzata per l'analisi. La radiazione dei gas ha un carattere completamente diverso. È determinato dalla composizione del campione analizzato. A questo proposito, nell'analisi delle emissioni, prima dell'eccitazione di una sostanza, questa deve essere evaporata.
Riso. 6.8.
UN - emissione: B – assorbimento: 1 - Fonte di luce; 2 – condensatore di illuminazione; 3 – cuvetta per il campione analizzato; 4 – dispositivo spettrale; 5 – registrazione dello spettro; 6 – determinazione della lunghezza d'onda di linee o bande spettrali; 7 – analisi qualitativa del campione mediante tabelle e atlanti; 8 – determinazione dell'intensità di linee o bande; 9 – analisi quantitativa del campione secondo la curva di calibrazione; λ è la lunghezza d'onda; J è l'intensità delle bande
L'evaporazione e l'eccitazione vengono effettuate in fonti di luce, in cui viene introdotto il campione analizzato. Come sorgenti luminose si utilizza una fiamma ad alta temperatura o vari tipi di scariche elettriche nei gas: un arco, una scintilla, ecc. Per ottenere una scarica elettrica con le caratteristiche desiderate, generatori.
L'alta temperatura (migliaia e decine di migliaia di gradi) nelle sorgenti luminose porta alla disintegrazione delle molecole della maggior parte delle sostanze in atomi. Pertanto i metodi di emissione servono di regola per l'analisi atomica e solo molto raramente per l'analisi molecolare.
La radiazione della sorgente luminosa è la somma della radiazione degli atomi di tutti gli elementi presenti nel campione. Per l'analisi è necessario isolare la radiazione di ciascun elemento. Questo viene fatto utilizzando strumenti ottici - dispositivi spettrali, in cui i raggi luminosi con lunghezze d'onda diverse sono separati nello spazio gli uni dagli altri. La radiazione di una sorgente luminosa, scomposta in lunghezze d'onda, è chiamata spettro.
I dispositivi spettrali sono progettati in modo tale che le vibrazioni della luce di ciascuna lunghezza d'onda che entrano nel dispositivo formino un'unica linea. Quante onde diverse erano presenti nella radiazione della sorgente luminosa, tante righe si ottengono nell'apparato spettrale.
Gli spettri atomici degli elementi sono costituiti da linee individuali, poiché nella radiazione degli atomi ci sono solo alcune determinate onde (Fig. 6.9a). Nella radiazione di corpi solidi o liquidi caldi c'è luce di qualsiasi lunghezza d'onda. Linee separate nell'apparato spettrale si fondono tra loro. Tale radiazione ha uno spettro continuo (Fig. 6.9e). A differenza dello spettro a righe degli atomi, gli spettri di emissione molecolare delle sostanze che non decadono ad alta temperatura sono a strisce (Fig. 6.96). Ciascuna fascia è formata da un gran numero di linee ravvicinate.
La luce, scomposta in uno spettro in un apparato spettrale, può essere visualizzata visivamente o registrata utilizzando fotografie o dispositivi fotoelettrici. La progettazione dell'apparato spettrale dipende dal metodo di registrazione dello spettro. Gli spettri vengono utilizzati per l'osservazione visiva degli spettri. spettroscopi – acciaioscopi E stilometri. Gli spettri vengono fotografati utilizzando spettrografi. Dispositivi spettrali - monocromatori - consentire l'emissione di luce di una lunghezza d'onda, dopodiché è possibile registrarla mediante una fotocellula o altro ricevitore di luce elettrico.
Riso. 6.9.
UN - foderato; 6 - a strisce; sono visibili le singole linee che compongono la fascia; V - solido. I punti più bui dello spettro corrispondono alla massima intensità luminosa (immagine negativa); λ è la lunghezza d'onda
In un'analisi qualitativa, è necessario determinare quale elemento emette l'una o l'altra riga nello spettro del campione analizzato. Per fare ciò, è necessario trovare la lunghezza d'onda della linea in base alla sua posizione nello spettro e quindi, utilizzando le tabelle, determinarne l'appartenenza all'uno o all'altro elemento. Per visualizzare un'immagine ingrandita dello spettro su una lastra fotografica e determinare la lunghezza d'onda, microscopi di misurazione , proiettori di spettro e altri dispositivi ausiliari.
L'intensità delle linee spettrali aumenta con la concentrazione dell'elemento nel campione. Pertanto, per condurre un'analisi quantitativa, è necessario trovare l'intensità di una linea spettrale dell'elemento da determinare. L'intensità della linea si misura sia dal suo annerimento nella fotografia dello spettro ( spettrogramma ) oppure immediatamente a seconda dell'entità del flusso luminoso in uscita dall'apparato spettrale. La quantità di annerimento delle linee sullo spettrogramma è determinata da microfotometri.
La relazione tra l'intensità della linea nello spettro e la concentrazione dell'elemento nel campione analizzato viene stabilita utilizzando norme - campioni simili a quelli da analizzare, ma con una composizione chimica accuratamente conosciuta. Questa relazione è solitamente espressa sotto forma di curve di calibrazione.
Lo schema per effettuare l'analisi spettrale di assorbimento (Fig. 6.8b) differisce dallo schema già considerato solo nella sua parte iniziale. La sorgente luminosa è un corpo solido riscaldato o un'altra sorgente di radiazione continua, ad es. radiazione di qualsiasi lunghezza d'onda. Il campione analizzato viene posto tra la sorgente luminosa e l'apparato spettrale. Lo spettro di una sostanza è costituito da lunghezze d'onda TC, la cui intensità diminuisce durante il passaggio della luce continua attraverso questa sostanza (Fig. 6.10). È conveniente rappresentare graficamente lo spettro di assorbimento delle sostanze, riportando lungo l'asse delle ascisse la lunghezza d'onda e lungo l'asse delle ordinate la quantità di assorbimento della luce da parte della sostanza.
Riso. 6.10.
UN - fotografico; B - grafico; I è lo spettro della sorgente luminosa continua; II - lo spettro della stessa radiazione dopo aver attraversato il campione analizzato
Gli spettri di assorbimento sono ottenuti utilizzando un apparato spettrale - spettrofotometri, che comprendono una sorgente luminosa continua, un monocromatore e un dispositivo di registrazione.
Per il resto, gli schemi di analisi dell'assorbimento e delle emissioni sono gli stessi.
L'analisi spettrale mediante spettri di emissione o di assorbimento comprende le seguenti operazioni.
- 1. Ottenere lo spettro del campione analizzato.
- 2. Determinazione della lunghezza d'onda delle linee o bande spettrali. Successivamente, con l'aiuto di tabelle o atlanti, viene stabilita la loro appartenenza a determinati elementi o composti, ad es. trovare la composizione qualitativa del campione.
- 3. Misura dell'intensità di linee o bande spettrali appartenenti a determinati elementi o composti, che consente di trovare la loro concentrazione nel campione analizzato secondo grafici di calibrazione precedentemente costruiti utilizzando standard, ad es. trovare la composizione quantitativa del campione.
L'intero processo di esecuzione dell'analisi spettrale consiste, come abbiamo visto, in diverse fasi. Queste fasi possono essere studiate in sequenza, indipendentemente l'una dall'altra, e quindi considerare la loro relazione.
Con l'aiuto dell'analisi spettrale è possibile determinare sia la composizione atomica (elementare) che quella molecolare di una sostanza. L'analisi spettrale consente la scoperta qualitativa dei singoli componenti del campione analizzato e la determinazione quantitativa delle loro concentrazioni.
Le sostanze con proprietà chimiche molto simili, che sono difficili o addirittura impossibili da analizzare con metodi chimici, possono essere facilmente determinate spettralmente. Ad esempio, è relativamente semplice analizzare una miscela di elementi delle terre rare o una miscela di gas inerti. Utilizzando l'analisi spettrale è possibile determinare composti organici isomerici con proprietà chimiche molto simili.
I metodi di analisi spettrale atomica, sia qualitativa che quantitativa, sono oggi molto meglio sviluppati di quelli molecolari e hanno un'applicazione pratica più ampia. Analisi spettrale atomica utilizzato per analizzare un'ampia varietà di oggetti. L'ambito della sua applicazione è molto ampio: metallurgia ferrosa e non ferrosa, ingegneria meccanica, geologia, chimica, biologia, astrofisica e molti altri rami della scienza e dell'industria.
Va notato che l’ampiezza e il volume delle applicazioni pratiche dell’analisi spettrale molecolare, soprattutto negli ultimi tempi, sono in rapida e continua crescita. Ciò è dovuto principalmente allo sviluppo e alla produzione di apparecchiature di analisi spettrale per questo metodo.
Il campo di applicazione dell'analisi spettrale molecolare copre principalmente le sostanze organiche, sebbene sia possibile analizzare con successo anche composti inorganici. Analisi spettrale molecolare viene introdotto principalmente nell'industria chimica, della raffinazione del petrolio e chimico-farmaceutica.
La sensibilità dell'analisi spettrale è molto elevata. La concentrazione minima di un analita che può essere rilevata e misurata mediante metodi spettrali varia ampiamente a seconda delle proprietà di questa sostanza e della composizione del campione analizzato. Mediante analisi diretta, quando si determina la maggior parte dei metalli e una serie di altri elementi, per alcune sostanze si ottiene con relativa facilità una sensibilità di 10-3-a, anche del 10-5-1-6%. E solo in casi particolarmente sfavorevoli la sensibilità diminuisce al 10-1–10-2%. L'utilizzo di una separazione preliminare delle impurità dalla base del campione consente di aumentare notevolmente (spesso migliaia di volte) la sensibilità dell'analisi. Grazie alla sua elevata sensibilità, l'analisi spettrale atomica è ampiamente utilizzata per l'analisi di metalli puri e ultrapuri, nella geochimica e nella scienza del suolo per determinare le microconcentrazioni di vari elementi, inclusi elementi rari e in tracce, nell'industria dei materiali atomici e semiconduttori.
La sensibilità dell'analisi spettrale molecolare per varie sostanze varia in modo ancora più ampio. In molti casi, è difficile determinare sostanze il cui contenuto nel campione analizzato è percentuale e decimi di punto percentuale, ma si possono anche fornire esempi di sensibilità molto elevata dell'analisi molecolare del 10–7–10–8%. L'accuratezza dell'analisi spettrale atomica dipende dalla composizione e dalla struttura degli oggetti analizzati. Quando si analizzano campioni simili per struttura e composizione, è possibile ottenere facilmente un'elevata precisione. L'errore in questo caso non supera ±1–3% rispetto al valore determinato. Pertanto, ad esempio, l'analisi spettrale seriale di metalli e leghe è accurata. Nella metallurgia e nell'ingegneria meccanica, l'analisi spettrale è ormai diventata il principale metodo analitico.
L'accuratezza dell'analisi di sostanze la cui composizione e struttura varia notevolmente da campione a campione è molto inferiore, ma recentemente la situazione in quest'area è notevolmente migliorata. È diventata possibile l'analisi spettrale quantitativa di minerali, minerali, rocce, scorie e oggetti simili. Sebbene il problema non sia stato ancora completamente risolto, l'analisi quantitativa di campioni non metallici è ormai ampiamente utilizzata in molti settori: nella metallurgia, nella geologia, nella produzione di materiali refrattari, vetri e altri tipi di prodotti.
L'errore relativo di determinazione nell'analisi spettrale atomica dipende poco dalla concentrazione. Rimane pressoché costante sia nell'analisi di piccole impurezze e additivi, sia nella determinazione dei componenti principali del campione. L'accuratezza dei metodi chimici di analisi diminuisce significativamente con il passaggio alla determinazione delle impurità. Pertanto, l'analisi spettrale atomica è più accurata dell'analisi chimica nella regione delle basse concentrazioni. A concentrazioni medie (0,1–1%) di analiti, l'accuratezza di entrambi i metodi è approssimativamente la stessa, ma nella regione delle concentrazioni elevate l'accuratezza dell'analisi chimica è, di regola, maggiore. L'analisi spettrale molecolare di solito fornisce una precisione di determinazione maggiore rispetto a quella atomica e non è inferiore in termini di precisione a quella chimica anche ad alte concentrazioni.
La velocità dell'analisi spettrale supera significativamente la velocità dell'analisi con altri metodi. Ciò è spiegato dal fatto che l'analisi spettrale non richiede la separazione preliminare del campione nei singoli componenti. Inoltre, l'analisi stessa è molto veloce. Pertanto, utilizzando i moderni metodi di analisi spettrale, la determinazione quantitativa accurata di diversi componenti in un campione complesso richiede solo pochi minuti dal momento in cui il campione viene consegnato al laboratorio fino alla ricezione dei risultati dell'analisi. La durata dell'analisi, ovviamente, aumenta quando è necessario il pretrattamento del campione per migliorare l'accuratezza o la sensibilità.
L'elevata velocità dell'analisi spettrale è strettamente correlata alla sua elevata produttività, che è molto importante per le analisi di massa. A causa dell'elevata produttività e del basso consumo di reagenti e altri materiali, il costo di un'analisi quando si utilizzano metodi spettrali è generalmente ridotto, nonostante i significativi costi iniziali per l'acquisto di apparecchiature analitiche spettrali. Inoltre, di norma, quanto più elevati sono i costi iniziali e quanto più difficile è la preparazione preliminare del metodo analitico, tanto più rapida ed economica sarà l'implementazione delle analisi di massa.
In sostanza, l'analisi spettrale è un metodo strumentale. Con l'uso delle moderne attrezzature, il numero di operazioni che richiedono l'intervento di uno spettroscopista è ridotto. Si è riscontrato che queste restanti operazioni possono essere automatizzate. Pertanto, l'analisi spettrale consente di avvicinarsi alla completa automazione della determinazione della composizione chimica di una sostanza.
L'analisi spettrale è universale. Può essere utilizzato per determinare quasi tutti gli elementi e composti in un'ampia varietà di oggetti analitici solidi, liquidi e gassosi.
L'analisi spettrale è caratterizzata da un'elevata selettività. Ciò significa che quasi ogni sostanza può essere determinata qualitativamente e quantitativamente in un campione complesso senza separarla.
Spettri di emissione. La composizione spettrale della radiazione in diverse sostanze ha un carattere molto diverso. Tutti gli spettri si dividono però in tre tipologie: a) spettro continuo; b) spettro a righe; c) spettro a strisce.
UN) Spettro continuo (continuo).. Corpi solidi e liquidi caldi e gas (ad alta pressione) emettono luce, la cui decomposizione dà uno spettro continuo, in cui i colori spettrali cambiano continuamente l'uno nell'altro. La natura dello spettro continuo e il fatto stesso della sua esistenza sono determinati non solo dalle proprietà dei singoli atomi radianti, ma anche dall'interazione degli atomi tra loro. Gli spettri continui sono gli stessi per sostanze diverse e pertanto non possono essere utilizzati per determinare la composizione di una sostanza.
B) Spettro lineare (atomico).. Gli atomi eccitati di gas o vapori rarefatti emettono luce, la cui decomposizione dà uno spettro a linee, costituito da singole linee colorate. Ogni elemento chimico ha il suo spettro di linee caratteristico. Gli atomi di tali sostanze non interagiscono tra loro ed emettono luce solo a determinate lunghezze d'onda. Gli atomi isolati di un dato elemento chimico emettono lunghezze d'onda rigorosamente definite. Ciò consente di giudicare la composizione chimica della sorgente luminosa dalle linee spettrali.
V) Spettro molecolare (a strisce)..Lo spettro di una molecola è costituito da un gran numero di linee individuali che si fondono in bande, chiare a un'estremità e sfocate all'altra. A differenza degli spettri a righe, gli spettri a strisce non sono creati da atomi, ma da molecole che non sono legate o sono debolmente legate tra loro. Serie di linee molto vicine sono raggruppate in sezioni separate dello spettro e riempiono intere bande. Nel 1860, gli scienziati tedeschi G. Kirchhoff e R. Bunsen, studiando gli spettri dei metalli, stabilirono i seguenti fatti:
1) ogni metallo ha il proprio spettro;
2) lo spettro di ciascun metallo è strettamente costante;
3) l'introduzione di eventuali sali dello stesso metallo nella fiamma del bruciatore porta sempre alla comparsa dello stesso spettro;
4) quando si introduce nella fiamma una miscela di sali di più metalli, tutte le loro righe appaiono contemporaneamente nello spettro;
5) la luminosità delle righe spettrali dipende dalla concentrazione dell'elemento in una data sostanza.
Spettri di assorbimento. Se la luce bianca proveniente da una sorgente che fornisce uno spettro continuo viene fatta passare attraverso i vapori della sostanza in esame e quindi scomposta in uno spettro, si osservano linee di assorbimento scure sullo sfondo dello spettro continuo negli stessi punti in cui si trovano le linee dello spettro continuo sarebbe lo spettro di emissione dei vapori dell'elemento in studio. Tali spettri sono chiamati spettri di assorbimento atomico.
Tutte le sostanze i cui atomi si trovano in uno stato eccitato emettono onde luminose, la cui energia è distribuita in un certo modo sulle lunghezze d'onda. L'assorbimento della luce da parte di una sostanza dipende anche dalla lunghezza d'onda. Gli atomi assorbono solo quelle lunghezze d'onda della radiazione che possono emettere ad una determinata temperatura.
Analisi spettrale. Il fenomeno della dispersione viene utilizzato nella scienza e nella tecnologia sotto forma di un metodo per determinare la composizione di una sostanza, chiamato analisi spettrale. Questo metodo si basa sullo studio della luce emessa o assorbita da una sostanza. Analisi spettrale chiamato un metodo per studiare la composizione chimica di una sostanza, basato sullo studio dei suoi spettri.
Apparato spettrale. I dispositivi spettrali vengono utilizzati per ottenere e studiare gli spettri. Gli strumenti spettrali più semplici sono un prisma e un reticolo di diffrazione. Più accurato: spettroscopio e spettrografo.
spettroscopio Un dispositivo è chiamato dispositivo con il quale viene esaminata visivamente la composizione spettrale della luce emessa da una determinata sorgente. Se lo spettro viene registrato su una lastra fotografica, viene chiamato il dispositivo spettrografo.
Applicazione dell'analisi spettrale. Gli spettri di riga svolgono un ruolo particolarmente importante perché la loro struttura è direttamente correlata alla struttura dell'atomo. Dopotutto, questi spettri sono creati da atomi che non subiscono influenze esterne. La composizione di miscele complesse, principalmente organiche, viene analizzata mediante i loro spettri molecolari.
Con l'aiuto dell'analisi spettrale è possibile rilevare questo elemento nella composizione di una sostanza complessa, anche se la sua massa non supera i 10 -10 g Le linee inerenti a questo elemento permettono di giudicare qualitativamente la sua presenza. La luminosità delle linee consente (soggetto a condizioni di eccitazione standard) di giudicare quantitativamente la presenza dell'uno o dell'altro elemento.
L'analisi spettrale può essere eseguita anche utilizzando spettri di assorbimento. In astrofisica, gli spettri possono essere utilizzati per determinare molte caratteristiche fisiche degli oggetti: temperatura, pressione, velocità, induzione magnetica, ecc. Utilizzando l'analisi spettrale, viene determinata la composizione chimica di minerali e minerali.
I principali ambiti di applicazione dell'analisi spettrale sono i seguenti: studi fisici e chimici; ingegneria meccanica, metallurgia; industria nucleare; astronomia, astrofisica; criminalistica.
Le moderne tecnologie per la creazione dei più recenti materiali da costruzione (metallo-plastica, plastica) sono direttamente interconnesse con scienze fondamentali come la chimica e la fisica. Queste scienze utilizzano metodi moderni per lo studio delle sostanze. Pertanto, l'analisi spettrale può essere utilizzata per determinare la composizione chimica dei materiali da costruzione dai loro spettri.