ספקטרוסקופיה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
דימות תהודה מגנטית היא סוג של ספקטרוסקופיה

ספקטרוסקופיה הוא תחום מחקר שבו נמדד ספקטרום של רמות אנרגיה או ספקטרום של תדרי קרינה אלקטרומגנטית, כמו למשל תדרי אור. שיטות ספקטרוסקופיות נפוצות בכימיה, בפיזיקה ובביולוגיה, והן משמשות פעמים רבות לזיהוי חומרים.

המכשירים המשמשים לספקטרוסקופיה קרויים ספקטרומטר, אם כי ההבדלים ביניהם גדולים ולכל אחד שם המייחד אותו. משותף למכשירי ספקטרוסקופיה רבים הוא שלב הפרדה בין הקרינה המשמשת לעירור המערכת הנבדקת לבין הקרינה הנפלטת מהמערכת והפרדת הקרינה הנפלטת לרכיביה. הפרדה זו מתבצעת למשל על ידי סינון אורך גל מסוים על ידי מערך של סריגים מונוכרומטור או הפרדה מרחבית על פריזמה או אלמנט הולוגרפי.

בספקטרוסקופיית פליטה, מולקולה עוברת מרמת אנרגיה גבוהה E_1 לרמה נמוכה יותר באנרגיה E_2 ופולטת את האנרגיה העודפת בצורה של פוטון. בספקטרוסקופיית בליעה, עוקבים אחר סך הבליעה של של קרינה מונוכרומטית בקירוב כאשר מבצעים סריקה עבור תחום רחב של אורכי גל. האנרגיה h\nu של הפוטון הנפלט או הנבלע ניתנת על ידי תנאי בוהר לתדירות, h\nu=|E_1-E_2|.

ספקטרוסקופיות בליעה ופליטה נותנות אינפורמציה זהה בנוגע לריווח שבין רמות האנרגיה, אולם שיקולים פרקטיים קובעים בסוף את הטכניקה בה נעשה שימוש.

בכימיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בכימיה פיזיקלית, ספקטרוסקופיה עוסקת ביחסי הגומלין בין חומר ואנרגיה. הכימיה האנליטית עושה שימוש בשיטות ספקטרומטריות רבות המבוססות על ההבדלים בספיגת קרינה אלקטרומגנטית על ידי תרכובות שונות. בתהליך הספקטרומטריה מקרינים את החומר הנבדק בסוג מסוים של קרינה; החומר קולט חלק מהקרינה ופולט חלק אחר, אותו מנתח גלאי. הגלאי שולח את ממצאיו למעבד מחשב, אשר מתרגם את התוצאות לצורה גרפית. התוצאות מוצגות על גבי צג או מודפסות על נייר.

תהליך זה מתרחש במכשיר אלקטרוני סגור, האטום לאור המגיע מהסביבה, אשר עלול לשבש את התוצאות (כיוון שאור מהווה אף הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית). מכשירים ספקטרומטריים עדינים ויקרים מאוד.

החומרים הנבדקים הם בדרך כלל נוזלים, או שהם מומסים בנוזל. את החומר הנבדק מוזגים למכל מלבני קטן (קיוֵוטָה; באנגלית: Cuvette), שמידותיו נעות סביב 1X1X3 ס"מ. הקיווטה עשויה לעתים קוורץ, KBr או פלסטיק שקוף, המאפשרים מעבר בלתי-מופרע של הקרינה הנבדקת דרך דפנות הקיווטה (חומרים שונים בולעים אורכי גל שונים). לעתים הקיווטה אטומה לגמרי, כשרק חור שקוף קטנטן מאפשר את מעבר הקרינה. את הקיווטה מניחים במקום המיועד במיוחד לכך במכשיר.

בפיזיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

ספקטרוסקופית בליעה - אפיון על ידי בליעת אור בחומר - מחולקת בדרך כלל לשני תחומים עיקריים: נראה ואולטרא-סגול, ואינפרא אדום.

ספקטרוסקופית פליטה - מבוססת בדרך כלל על פלואורסצנציה.

ספטרוסקופית פיזור - שיטות אלו הן בדרך כלל שיטות המבוססות על אינטראקציה לא-לינארית בין אור לחומר, למשל פיזור רמאן או תופעות של FOUR WAVE MIXING. ניתן גם להסתכל על אפיון חומר בעזרת מקדמי השבירה באורכי גל שונים כעל ספטרוסקופית פיזור המאפיינת את האינטראקציה הלינארית בין אור לחומר.

בביולוגיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

במיקרוביולוגיה ובביוכימיה משמשת הספקטרוסקופיה לעתים קרובות לא לזיהוי ישיר של חומרים, אלא לזיהוי עקיף של מספר גורמים אחרים:

  • נוכחות מיקרואורגניזמים (חיידקים בעיקר) בתמיסה. חיידקים גורמים לעכירות בתמיסה, אותה ניתן למדוד בצורה מדויקת בעזרת הספקטרומטר ולחשב בצורה מדויקת למדי את ריכוז החיידקים בתמיסה. גם חיידקים מתים גורמים לעכירות; לעומת זאת, חיידקים מתים שדופן התא שלהם התפרק אינם גורמים לעכירות. בעובדה זו משתמשים לעתים קרובות בבדיקת ההשפעה של אנטיביוטיקה על חיידקים, שכן סוגים רבים של אנטיביוטיקה גורמים לפירוק דופן התא.
  • פעילות אנזימטית. כשאנזים מזרז תגובה כימית שבסופה נוצר חומר מסוים הגורם לעכירות או לשינוי צבע או כושר הספיגה של התמיסה, ניתן למדוד זאת בצורה מדויקת בעזרת הספקטרומטר. בדרך-כלל מבוצעת מדידה כל פרק זמן מסוים (דקה, למשל); השינוי בעכירות כנגד הזמן נרשם על גרף, וממנו ניתן להסיק נתונים על אופי פעילות האנזים.

דימות תהודה מגנטית, שיטה המשמשת רבות ברפואה, היא סוג של ספקטרוסקופיה.

[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]