Di Dyna Whiting, aggiornato il 24 marzo 2022
Uno spettrometro è uno strumento di precisione che analizza la luce emessa, assorbita o diffusa da una sostanza. Misurando l'intensità della luce attraverso diverse lunghezze d'onda, rivela la composizione elementare e molecolare di materiali che vanno dai campioni di laboratorio alle stelle distanti.
Tutti gli spettrometri condividono tre componenti essenziali:una sorgente luminosa, un elemento dispersivo (come un prisma o un reticolo di diffrazione) e un rilevatore. La luce proveniente dal campione viene diretta attraverso l'elemento dispersivo, che diffonde le lunghezze d'onda in uno spettro. Il rilevatore registra l'intensità di ciascuna lunghezza d'onda, producendo uno spettro che funge da firma unica della sostanza.
Il concetto di analisi dello spettro risale al 300 a.C. quando Euclide studiò gli specchi sferici. Nel 1672 IsaacNewton coniò il termine “spettro” dopo aver diviso la luce solare con un prisma. I primi spettrometri pratici apparvero all'inizio del XIX secolo, utilizzando una fessura stretta e una lente per proiettare uno spettro riflesso da un prisma su un tubo. Gli strumenti moderni si sono evoluti in dispositivi altamente automatizzati e controllati da computer in grado di eseguire analisi rapide e ad alta risoluzione.
Configurare uno spettrometro è semplice. Dopo l'accensione e dopo aver consentito allo strumento di raggiungere l'equilibrio termico, viene introdotto un campione di riferimento noto per calibrare la scala della lunghezza d'onda. Una volta calibrato, il campione di prova, spesso vaporizzato in una cella riscaldata, viene analizzato. Lo spettro risultante viene confrontato con le librerie di riferimento per identificare i costituenti sconosciuti. Per le applicazioni astronomiche, il dispositivo è alimentato dalla luce proveniente da fonti celesti, consentendo lo studio delle composizioni stellari e interstellari.
Quando un campione viene riscaldato o eccitato, i suoi atomi e molecole emettono o assorbono fotoni a lunghezze d'onda caratteristiche. Lo spettrometro cattura questi fotoni e, attraverso la dispersione, li separa in uno spettro. Abbinando le linee spettrali osservate alle lunghezze d'onda note, gli scienziati possono dedurre quali elementi o composti sono presenti e in quali quantità.
Gli spettrometri sono indispensabili in molti settori scientifici:
Con l'avanzare della tecnologia, gli spettrometri stanno diventando più piccoli, più veloci e più accurati, ampliando il loro impatto nella ricerca e nell'industria.
Gli sviluppi in corso si concentrano su spettrometri portatili per il lavoro sul campo, sull'integrazione con l'intelligenza artificiale per l'analisi automatizzata e sull'uso di rilevatori di punti quantici per estendere la sensibilità nelle gamme degli ultravioletti e degli infrarossi.
