स्पेक्ट्रोमीटर

एक स्पेक्ट्रोमीटर एक भौतिक घटना के स्पेक्ट्रम घटकों को अलग करने और मापने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक वैज्ञानिक उपकरण है। स्पेक्ट्रोमीटर एक व्यापक शब्द है जिसका उपयोग अक्सर उन उपकरणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो किसी घटना के निरंतर चर को मापते हैं जहां वर्णक्रमीय घटक किसी तरह मिश्रित होते हैं। दृश्य प्रकाश में एक स्पेक्ट्रोमीटर सफेद प्रकाश को अलग कर सकता है और रंग के अलग-अलग संकीर्ण बैंड को माप सकता है, जिसे स्पेक्ट्रम कहा जाता है। मास स्पेक्ट्रोमीटर गैस में मौजूद परमाणुओं या अणुओं के द्रव्यमान के स्पेक्ट्रम को मापता है। पहले स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग प्रकाश को अलग-अलग रंगों की एक सरणी में विभाजित करने के लिए किया जाता था। भौतिकी, खगोल विज्ञान और रसायन विज्ञान के शुरुआती अध्ययनों में स्पेक्ट्रोमीटर स्पेक्ट्रोस्कोपी का इतिहास थे। विश्लेषणात्मक_रसायन विज्ञान # स्पेक्ट्रोस्कोपी को निर्धारित करने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी की क्षमता ने इसकी प्रगति को आगे बढ़ाया और इसके प्राथमिक उपयोगों में से एक बना रहा। स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग खगोलीय स्पेक्ट्रोस्कोपी में खगोलीय_स्पेक्ट्रोस्कोपी#Stars_and_their_properties और Astronomical_spectroscope#Planets.2C_asteroids.2C_and_comets की रासायनिक संरचना का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, और स्पेक्ट्रोमीटर Big_Bang#Cosmic_microwave_background_radiation पर डेटा एकत्र करते हैं।

स्पेक्ट्रोमीटर के उदाहरण ऐसे उपकरण हैं जो उपपरमाण्विक_कणों, परमाणुओं और अणुओं को उनके द्रव्यमान, संवेग या ऊर्जा द्वारा अलग करते हैं। इस प्रकार के स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग विश्लेषणात्मक_रसायन विज्ञान#मास_स्पेक्ट्रोमेट्री और कण भौतिकी में किया जाता है।

ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रोमीटर
ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोमीटर (अक्सर केवल स्पेक्ट्रोमीटर कहा जाता है), विशेष रूप से, तरंग दैर्ध्य या आवृत्ति के कार्य के रूप में प्रकाश की तीव्रता दिखाते हैं। प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को एक प्रिज्म (ऑप्टिक्स) में अपवर्तन द्वारा या विवर्तन झंझरी द्वारा विवर्तन द्वारा अलग किया जाता है। पराबैंगनी-दृश्य स्पेक्ट्रोस्कोपी एक उदाहरण है।

ये स्पेक्ट्रोमीटर फैलाव (प्रकाशिकी) की घटना का उपयोग करते हैं। एक स्रोत से प्रकाश में एक सतत स्पेक्ट्रम, एक उत्सर्जन स्पेक्ट्रम (उज्ज्वल रेखाएँ), या एक अवशोषण स्पेक्ट्रम (अंधेरे रेखाएँ) शामिल हो सकते हैं। क्योंकि प्रत्येक तत्व देखे गए रेखाओं के पैटर्न में अपना वर्णक्रमीय हस्ताक्षर छोड़ता है, एक स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण की जा रही वस्तु की संरचना को प्रकट कर सकता है।

ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोमीटर
परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी (अक्सर ओईएस या स्पार्क डिस्चार्ज स्पेक्ट्रोमीटर कहा जाता है), बहुत उच्च सटीकता के साथ रासायनिक संरचना निर्धारित करने के लिए धातुओं का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया जाता है। सतह पर एक उच्च वोल्टेज के माध्यम से एक चिंगारी लगाई जाती है जो कणों को प्लाज्मा में वाष्पीकृत कर देती है। कण और आयन तब विकिरण उत्सर्जित करते हैं जिसे विभिन्न विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर डिटेक्टरों (फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब) द्वारा मापा जाता है।

इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
स्पेक्ट्रोस्कोपी के कुछ रूपों में फोटॉन ऊर्जा के बजाय इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का विश्लेषण शामिल होता है। एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी एक उदाहरण है।

मास स्पेक्ट्रोमीटर
मास स्पेक्ट्रोमीटर एक विश्लेषणात्मक उपकरण है जिसका उपयोग मास-टू-चार्ज अनुपात और गैस-चरण आयनों की प्रचुरता को मापकर नमूने में मौजूद रसायनों की मात्रा और प्रकार की पहचान करने के लिए किया जाता है।

समय-की-उड़ान स्पेक्ट्रोमीटर
ज्ञात द्रव्यमान के कणों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम टाइम-ऑफ-फ्लाइट मास स्पेक्ट्रोमीटर में दो डिटेक्टरों (और इसलिए वेग) के बीच उड़ान के समय का निर्धारण करके भी मापा जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, यदि वेग ज्ञात है, तो द्रव्यमान को समय-समय उड़ान के समय स्पेक्ट्रोमीटर में निर्धारित किया जा सकता है।

चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर
जब एक तेज़ आवेशित कण (आवेश q, द्रव्यमान m) समकोण पर एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र B में प्रवेश करता है, तो यह लोरेंत्ज़ बल के कारण त्रिज्या r के एक वृत्ताकार पथ में विक्षेपित हो जाता है। कण का संवेग p तब द्वारा दिया जाता है


 * $$p = mv = qBr$$,

जहाँ m और v कण का द्रव्यमान और वेग हैं। सबसे पुराने और सरलतम चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर, अर्धवृत्ताकार स्पेक्ट्रोमीटर का फोकसिंग सिद्धांत, जे. के. दानिस द्वारा आविष्कृत, बाईं ओर दिखाया गया है। एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र पृष्ठ के लंबवत है। संवेग p के आवेशित कण जो झिरी से गुजरते हैं, त्रिज्या r = p/qB के वृत्ताकार पथ में विक्षेपित होते हैं। यह पता चला है कि वे सभी लगभग एक ही स्थान पर क्षैतिज रेखा से टकराते हैं, फोकस; यहाँ एक कण काउंटर रखा जाना चाहिए। भिन्न बी, यह एक अल्फा कण स्पेक्ट्रोमीटर में अल्फा कणों के ऊर्जा स्पेक्ट्रम को मापना संभव बनाता है, एक बीटा कण स्पेक्ट्रोमीटर में बीटा कणों के, एक कण स्पेक्ट्रोमीटर में कणों (जैसे, तेज आयनों) का, या द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमीटर में विभिन्न द्रव्यमानों की सापेक्ष सामग्री को मापने के लिए।

डैनीज़ के समय से, अर्धवृत्ताकार प्रकार की तुलना में अधिक जटिल चुंबकीय स्पेक्ट्रोमीटर के कई प्रकार तैयार किए गए हैं।

संकल्प
आम तौर पर, एक उपकरण का वर्णक्रमीय विभेदन हमें बताता है कि दो निकटवर्ती ऊर्जाओं (या तरंग दैर्ध्य, या आवृत्तियों, या द्रव्यमान) को कितनी अच्छी तरह से हल किया जा सकता है। आम तौर पर, मैकेनिकल स्लिट्स वाले एक उपकरण के लिए, उच्च रिज़ॉल्यूशन का मतलब कम तीव्रता होगा।

यह भी देखें

 * ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोमीटर
 * इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर
 * स्पेक्ट्रोरेडियोमीटर