spectrometer ເປັນເຄື່ອງມືວິທະຍາສາດ, ໃຊ້ໃນການວິເຄາະ spectrum ຂອງລັງສີແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ມັນສາມາດສະແດງ spectrum ຂອງ radiation ເປັນ spectrograph ເປັນຕົວແທນການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມເຂັ້ມຂອງແສງກ່ຽວກັບ wavelength (y-axis ແມ່ນຄວາມເຂັ້ມ, x-axis ແມ່ນ wavelength. / ຄວາມຖີ່ຂອງແສງ).ແສງສະຫວ່າງແມ່ນແຕກຕ່າງກັນແຍກອອກເປັນຄວາມຍາວຂອງອົງປະກອບຂອງຕົນພາຍໃນ spectrometer ໂດຍ splitters beam, ເຊິ່ງປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ prisms refractive ຫຼື gratings diffraction Fig. 1.
Fig. 1 Spectrum of light bulb and sunlight (ຊ້າຍ), beam splitting ຫຼັກການຂອງ grating ແລະ prism (ຂວາ)
Spectrometers ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການວັດແທກລະດັບຄວາມກວ້າງຂອງລັງສີ optical, ບໍ່ວ່າຈະໂດຍການກວດກາໂດຍກົງ spectrum ການປ່ອຍອາຍພິດຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຫຼືໂດຍການວິເຄາະການສະທ້ອນ, ການດູດຊຶມ, ການສົ່ງ, ຫຼືກະແຈກກະຈາຍຂອງແສງສະຫວ່າງປະຕິບັດຕາມປະຕິສໍາພັນຂອງມັນກັບວັດສະດຸ.ຫຼັງຈາກປະຕິສໍາພັນຂອງແສງແລະສານ, spectrum ມີປະສົບການການປ່ຽນແປງໃນລະດັບ spectral ສະເພາະໃດຫນຶ່ງຫຼືຄວາມຍາວ wavelength ສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ແລະຄຸນສົມບັດຂອງສານສາມາດວິເຄາະຄຸນນະພາບຫຼືປະລິມານຕາມການປ່ຽນແປງຂອງ spectrum ໄດ້, ເຊັ່ນ: ການວິເຄາະທາງຊີວະພາບແລະເຄມີຂອງ. ອົງປະກອບແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເລືອດແລະວິທີແກ້ໄຂທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກ, ແລະການວິເຄາະຂອງໂມເລກຸນ, ໂຄງສ້າງປະລໍາມະນູແລະອົງປະກອບອົງປະກອບຂອງວັດສະດຸ Fig. 2.
ຮູບທີ 2 ການດູດຊຶມອິນຟາເຣດຂອງນໍ້າມັນປະເພດຕ່າງໆ
ໃນເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ປະດິດສໍາລັບການສຶກສາຂອງຟີຊິກ, ດາລາສາດ, ເຄມີສາດ, spectrometer ໃນປັດຈຸບັນເປັນຫນຶ່ງໃນເຄື່ອງມືທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນຫຼາຍຂົງເຂດເຊັ່ນ: ວິສະວະກໍາເຄມີ, ການວິເຄາະວັດສະດຸ, ວິທະຍາສາດດາລາສາດ, ການວິນິດໄສທາງການແພດ, ແລະ bio-sensing.ໃນສະຕະວັດທີ 17, Isaac Newton ສາມາດແຍກແສງສະຫວ່າງອອກເປັນແຖບສີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍການຖ່າຍທອດແສງສີຂາວຜ່ານ prism ແລະໃຊ້ຄໍາວ່າ "Spectrum" ເປັນຄັ້ງທໍາອິດເພື່ອອະທິບາຍຜົນໄດ້ຮັບນີ້ Fig. 3.
Fig. 3 Isaac Newton ສຶກສາຂອບເຂດແສງແດດດ້ວຍ prism.
ໃນຕອນຕົ້ນຂອງສະຕະວັດທີ 19, ນັກວິທະຍາສາດເຍຍລະມັນ Joseph von Fraunhofer (Franchofer), ສົມທົບກັບ prisms, diffraction slits ແລະ telescopes, ໄດ້ spectrometer ທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາສູງແລະຄວາມຖືກຕ້ອງ, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ໃນການວິເຄາະ spectrum ຂອງການປ່ອຍອາຍພິດແສງຕາເວັນ Fig 4. ລາວ. ສັງເກດເຫັນເປັນຄັ້ງທຳອິດທີ່ແສງຕາເວັນມີເຈັດສີບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງ, ແຕ່ມີເສັ້ນສີມືດຫຼາຍເສັ້ນ (ຫຼາຍກວ່າ 600 ເສັ້ນ) ຢູ່ເທິງມັນ, ຮູ້ຈັກເປັນ "ສາຍ Frankenhofer".ລາວໄດ້ຕັ້ງຊື່ທີ່ແຕກຕ່າງຫຼາຍທີ່ສຸດຂອງສາຍເຫຼົ່ານີ້ A, B, C…H ແລະລາວໄດ້ນັບບາງເສັ້ນ 574 ລະຫວ່າງ B ແລະ H ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບການດູດຊຶມຂອງອົງປະກອບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢູ່ໃນສະເປກແສງຕາເວັນ Fig. 5. ໃນເວລາດຽວກັນ, Fraunhofer ຍັງ ທໍາອິດເພື່ອນໍາໃຊ້ grating ການແຍກຄວາມແຕກຕ່າງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ເສັ້ນ spectra ແລະຄິດໄລ່ wavelength ຂອງເສັ້ນ spectral ໄດ້.
Fig. 4. ເປັນ spectrometer ຕົ້ນ, ເບິ່ງກັບມະນຸດ
Fig. 5 Fraun Whaffe line (ເສັ້ນຊ້ໍາໃນໂບ)
Fig. 6 ແສງຕາເວັນ spectrum, ມີສ່ວນ concave ທີ່ສອດຄ້ອງກັນກັບເສັ້ນ Fraun Wolfel.
ໃນກາງສະຕະວັດທີ 19, ນັກຟີຊິກສາດຊາວເຢຍລະມັນ Kirchhoff ແລະ Bunsen, ໄດ້ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Heidelberg, ແລະດ້ວຍເຄື່ອງມື flame ທີ່ອອກແບບໃຫມ່ຂອງ Bunsen (ເຕົາເຜົາ Bunsen) ແລະປະຕິບັດການວິເຄາະ spectral ທໍາອິດໂດຍສັງເກດເຫັນເສັ້ນສະເພາະຂອງສານເຄມີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. (ເກືອ) sprinkled ເຂົ້າໄປໃນ Bunsen burner flame fig.7. ພວກເຂົາເຈົ້າຮັບຮູ້ການກວດກາຄຸນນະພາບຂອງອົງປະກອບໂດຍການສັງເກດ spectra, ແລະໃນປີ 1860 ຈັດພີມມາການຄົ້ນພົບ spectra ຂອງແປດອົງປະກອບ, ແລະກໍານົດການມີຢູ່ຂອງອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້ຢູ່ໃນທາດປະສົມທໍາມະຊາດຫຼາຍ.ການຄົ້ນພົບຂອງພວກເຂົາໄດ້ນໍາໄປສູ່ການສ້າງສາຂາທີ່ສໍາຄັນຂອງເຄມີການວິເຄາະ spectroscopy: ການວິເຄາະ spectroscopic
Fig.7 ປະຕິກິລິຍາແປວໄຟ
ໃນຊຸມປີ 20 ຂອງສະຕະວັດທີ 20, ນັກຟິສິກອິນເດຍ CV Raman ໄດ້ໃຊ້ spectrometer ເພື່ອຄົ້ນພົບຜົນກະທົບກະແຈກກະຈາຍ inelastic ຂອງແສງສະຫວ່າງແລະໂມເລກຸນໃນການແກ້ໄຂອິນຊີ.ລາວໄດ້ສັງເກດເຫັນວ່າແສງສະຫວ່າງທີ່ເກີດຂື້ນກະແຈກກະຈາຍດ້ວຍພະລັງງານທີ່ສູງກວ່າແລະຕ່ໍາຫຼັງຈາກພົວພັນກັບແສງສະຫວ່າງ, ເຊິ່ງຕໍ່ມາເອີ້ນວ່າ Raman scattering fig 8. ການປ່ຽນແປງຂອງພະລັງງານແສງສະຫວ່າງມີລັກສະນະ microstructure ຂອງໂມເລກຸນ, ດັ່ງນັ້ນ Raman ກະແຈກກະຈາຍ spectroscopy ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນວັດສະດຸ, ຢາປົວພະຍາດ, ສານເຄມີ. ແລະອຸດສາຫະກໍາອື່ນໆເພື່ອກໍານົດແລະວິເຄາະປະເພດໂມເລກຸນແລະໂຄງສ້າງຂອງສານ.
ຮູບທີ 8 ພະລັງງານປ່ຽນຫຼັງຈາກແສງມີປະຕິກິລິຍາກັບໂມເລກຸນ
ໃນຊຸມປີ 30 ຂອງສະຕະວັດທີ 20, ນັກວິທະຍາສາດຊາວອາເມຣິກັນທ່ານດຣ Beckman ທໍາອິດໄດ້ສະເຫນີໃຫ້ວັດແທກການດູດຊຶມຂອງ ultraviolet spectra ໃນແຕ່ລະຄວາມຍາວຂອງຄື້ນແຍກຕ່າງຫາກເພື່ອສ້າງແຜນທີ່ການດູດຊຶມຢ່າງສົມບູນ, ດັ່ງນັ້ນການເປີດເຜີຍປະເພດແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງສານເຄມີໃນການແກ້ໄຂ.ເສັ້ນທາງແສງສະຫວ່າງການດູດຊຶມການສົ່ງຜ່ານນີ້ປະກອບດ້ວຍແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ, spectrometer, ແລະຕົວຢ່າງ.ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງອົງປະກອບການແກ້ໄຂໃນປະຈຸບັນແລະການກວດພົບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນແມ່ນອີງໃສ່ສະເປກການດູດຊຶມການສົ່ງຜ່ານນີ້.ທີ່ນີ້, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງໄດ້ຖືກແບ່ງອອກເປັນຕົວຢ່າງແລະ prism ຫຼື grating ໄດ້ຖືກສະແກນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ wavelengths ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ Fig. 9.
Fig.9 ຫຼັກການກວດຫາການດູດຊຶມ –
ໃນຊຸມປີ 40 ຂອງສະຕະວັດທີ 20, spectrometer ກວດຈັບໂດຍກົງຄັ້ງທໍາອິດໄດ້ຖືກປະດິດ, ແລະຄັ້ງທໍາອິດ, ທໍ່ photomultiplier PMTs ແລະອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ທົດແທນການສັງເກດການຕາຂອງມະນຸດແບບດັ້ງເດີມຫຼືຮູບເງົາການຖ່າຍຮູບ, ເຊິ່ງສາມາດອ່ານໂດຍກົງກັບຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງ spectral ຕໍ່ກັບ wavelength Fig. 10. ດັ່ງນັ້ນ, spectrometer ເປັນເຄື່ອງມືວິທະຍາສາດໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນແງ່ຂອງຄວາມສະດວກໃນການນໍາໃຊ້, ການວັດແທກປະລິມານ, ແລະຄວາມອ່ອນໄຫວໃນໄລຍະເວລາ.
Fig. 10 ທໍ່ Photomultiplier
ໃນກາງຫາທ້າຍສະຕະວັດທີ 20, ການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຊີ spectrometer ແມ່ນແຍກອອກຈາກການພັດທະນາອຸປະກອນແລະອຸປະກອນ optoelectronic semiconductor.ໃນປີ 1969, Willard Boyle ແລະ George Smith ຂອງ Bell Labs ໄດ້ປະດິດ CCD (Charge-Coupled Device), ເຊິ່ງຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ຖືກປັບປຸງ ແລະ ພັດທະນາເຂົ້າໃນການຖ່າຍຮູບໂດຍ Michael F. Tompsett ໃນຊຸມປີ 1970.Willard Boyle (ຊ້າຍ), George Smith ຊະນະຜູ້ທີ່ຊະນະລາງວັນ Nobel ສໍາລັບ invention ຂອງ CCD (2009) ຂອງເຂົາເຈົ້າສະແດງໃຫ້ເຫັນ Fig. 11. ໃນປີ 1980, Nobukazu Teranishi ຂອງ NEC ໃນປະເທດຍີ່ປຸ່ນ invented ເປັນ photodiode ຄົງ, ເຊິ່ງໄດ້ປັບປຸງອັດຕາສ່ວນສຽງຂອງຮູບພາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍແລະ. ຄວາມລະອຽດ.ຕໍ່ມາ, ໃນປີ 1995, Eric Fossum ຂອງອົງການ NASA ໄດ້ປະດິດເຊັນເຊີຮູບພາບ CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), ເຊິ່ງໃຊ້ພະລັງງານຫນ້ອຍກວ່າເຊັນເຊີຮູບພາບ CCD ທີ່ຄ້າຍຄືກັນ 100 ເທົ່າ ແລະ ມີຕົ້ນທຶນການຜະລິດຕໍ່າກວ່າຫຼາຍ.
ຮູບທີ 11 Willard Boyle (ຊ້າຍ), George Smith ແລະ CCD ຂອງເຂົາເຈົ້າ (1974)
ໃນຕອນທ້າຍຂອງສະຕະວັດທີ 20, ການປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງ semiconductor optoelectronic chip ການປຸງແຕ່ງແລະເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດ, ໂດຍສະເພາະກັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ array CCD ແລະ CMOS ໃນ spectrometers Fig. 12, ມັນຈະກາຍເປັນຄວາມເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະໄດ້ຮັບລະດັບຄວາມສົມບູນຂອງ spectra ພາຍໃຕ້ການເປີດເຜີຍດຽວ.ເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, spectrometers ໄດ້ພົບເຫັນການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂອບເຂດກ້ວາງຂອງການນໍາໃຊ້, ລວມທັງແຕ່ບໍ່ຈໍາກັດໃນການກວດຫາສີ / ການວັດແທກ, ການວິເຄາະຄວາມຍາວຂອງເລເຊີ, ແລະ fluorescence spectroscopy, ການຈັດລຽງ LED, ອຸປະກອນການຮັບຮູ້ຮູບພາບແລະແສງສະຫວ່າງ, spectroscopy fluorescence, Raman spectroscopy, ແລະອື່ນໆ. .
Fig. 12 ຊິບ CCD ຕ່າງໆ
ໃນສະຕະວັດທີ 21, ເຕັກໂນໂລຊີການອອກແບບແລະການຜະລິດຂອງປະເພດຕ່າງໆຂອງ spectrometers ໄດ້ຄ່ອຍໆ matured ແລະສະຖຽນລະພາບ.ດ້ວຍຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບ spectrometers ໃນທຸກຍ່າງຂອງຊີວິດ, ການພັດທະນາຂອງ spectrometers ໄດ້ກາຍເປັນຢ່າງໄວວາແລະສະເພາະອຸດສາຫະກໍາ.ນອກເຫນືອໄປຈາກຕົວຊີ້ວັດພາລາມິເຕີ optical ທໍາມະດາ, ອຸດສາຫະກໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນໄດ້ກໍານົດຄວາມຕ້ອງການຂະຫນາດປະລິມານ, ຫນ້າທີ່ຊອບແວ, ການໂຕ້ຕອບການສື່ສານ, ຄວາມໄວຕອບສະຫນອງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະແມ້ກະທັ້ງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ spectrometers, ເຮັດໃຫ້ການພັດທະນາ spectrometer ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍຫຼາຍ.
ເວລາປະກາດ: 28-11-2023