Technologie et applications des spectromètres

By Kris WalkerOct 31 2013.

Un spectromètre est un appareil permettant de mesurer les longueurs d’onde de la lumière sur une large gamme du spectre électromagnétique. Il est largement utilisé pour l’analyse spectroscopique de matériaux échantillons.
La lumière incidente de la source lumineuse peut être transmise, absorbée ou réfléchie par l’échantillon. Les changements survenus lors de l’interaction de la lumière incidente avec l’échantillon révèlent les caractéristiques de l’échantillon.

Deux types de sources de rayonnement sont généralement employés dans le spectromètre – les sources continues et les sources linéaires. Les sources continues sont des substances solides chauffées ou des lampes qui émettent de la lumière sur une large gamme de longueurs d’onde, et les sources linéaires sont des lampes et des lasers spécialisés.

La lumière incidente peut être ajustée à la longueur d’onde d’intérêt à l’aide d’éléments dispersifs ou non dispersifs.

Utilisations du spectromètre

Certaines des principales applications des spectromètres sont les suivantes :

• Surveillance de la teneur en oxygène dissous dans les écosystèmes d’eau douce et marins
• Étude des lignes d’émission spectrale des galaxies lointaines
• Caractérisation des protéines
• Exploration spatiale

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• Analyse des gaz respiratoires dans les hôpitaux

Spectrométrie de masse

Un spectromètre de masse est un appareil qui mesure la masse et la concentration de molécules et d’atomes individuels en produisant des spectres.

Ces spectres peuvent être utilisés pour étudier les éléments, les masses, les isotopes et les structures chimiques des matériaux de l’échantillon.

Les spectromètres de masse fonctionnent en calculant les rapports masse/charge des fragments moléculaires ou des molécules chargées générées en raison de l’ionisation des composés chimiques.

La sélection des particules chargées d’une vitesse spécifique est effectuée en utilisant un sélecteur de vitesse. Le sélecteur fonctionne en comparant les forces magnétiques et électriques par rapport à la vitesse de la particule spécifique.

La question de ne pas pouvoir voyager facilement vers des planètes lointaines semble stopper l’exploration spatiale en termes de découverte du type de molécules présentes dans un échantillon particulier. La solution pour l’exploration spatiale passe par l’utilisation de spectromètres de masse qui sont utilisés pour identifier les particules miniatures présentes dans l’espace.

Les spectromètres de masse sont également utilisés pour la datation radioactive et la datation du carbone. Utilisés avec des chromatographes en phase gazeuse, les spectromètres de masse détectent les traces de particules toxiques et de contaminants dans l’air.

Utilisés pour mesurer les longueurs d’onde, les spectromètres sont utilisés dans de nombreuses applications.

Types de spectroscopie

Voici quelques-uns des principaux types de spectromètres :

Spectroscopie d’absorption

Cette méthode de spectroscopie fonctionne en absorbant la lumière par rapport à la longueur d’onde. Les molécules de l’échantillon sont excitées vers un état d’énergie plus élevé lors de l’absorption de la lumière incidente. L’excitation est directement proportionnelle à la longueur d’onde de la lumière.

Spectroscopie infrarouge

La spectroscopie infrarouge mesure les vibrations des liaisons inter atomiques d’un échantillon à différentes fréquences lorsque l’échantillon est exposé à la lumière infrarouge. Les spectromètres infrarouges peuvent également être utilisés pour mesurer le nombre de molécules absorbantes.

Spectroscopie aux rayons X

Elle fonctionne en excitant les électrons internes des molécules de l’échantillon. Lorsque les électrons excités tombent dans la vacance générée par l’absorption d’énergie, un spectre d’émission de fluorescence de rayons X est produit.

Spectroscopie ultraviolette

Dans cette méthode de spectroscopie, l’échantillon est exposé à la lumière ultraviolette. Les électrons sont excités lors de l’absorption de l’énergie lumineuse. Les caractéristiques d’absorption de l’échantillon sont mesurées en fonction de l’excitation des électrons. Ce type de spectroscopie peut être utilisé pour étudier la liaison chimique des molécules de l’échantillon.

Spectroscopie laser

La spectroscopie laser utilise la  » lumière laser  » comme source de rayonnement. Elle peut être utilisée pour mesurer l’interaction de la lumière avec les molécules de l’échantillon. Cette spectroscopie a une sensibilité et une résolution élevées.

Spectromètre Les smartphones pourraient être incorporés dans une foule d’applications.

Spectromètre pour smartphone

Aujourd’hui, différents types d’instruments médicaux, des machines de test oculaire aux sondes à ultrasons, sont incorporés dans la technologie des smartphones. L’un des développements récents dans ce domaine est un berceau iPhone™ découvert par des chercheurs de l’Université de l’Illinois.

Le dispositif utilise une série de pièces optiques et la caméra du téléphone pour détecter la lumière passant par le liquide de l’échantillon. Le spectre lumineux, est ensuite comparé aux spectres des molécules cibles telles que les bactéries ou les toxines de manière à déterminer les caractéristiques de l’échantillon.

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Lecture complémentaire : Spectromètre – UCDAVIS CHEMWiki , Spectromètre de masse – Georgia State University , Un spectromètre pour smartphone diagnostique des maladies à une fraction du prix – Fast Co.Exist
Crédit image : Photos.com
NASA| The Molecule Dissector – Mass Spectrometry Run Time : 2.26mins

Écrit par

Kris Walker

Kris est titulaire d’un BA(hons) en médias & Performance de l’Université de Salford. En plus de superviser les équipes de rédaction et de vidéo, Kris peut être trouvé dans les coins les plus reculés du monde pour capturer l’histoire derrière la science au nom de nos clients. En dehors du travail, Kris voit enfin un retour sur 25 ans de souffrance en soutenant Manchester City.

Citations

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