Spektrometer

Spektrometer aus dem Physikunterricht

Ein Spektrometer ist ein Gerät zur Darstellung eines Spektrums. Im Unterschied zu einem Spektroskop bietet es die Möglichkeit, die Spektren auszumessen.

Ein Spektrum ist die Intensität als Funktion der Wellenlänge, der Frequenz, der Energie oder – im Falle von Elementarteilchen, Atomen oder Ionen – der Masse.
Aufgrund des Welle-Teilchen-Dualismus sind diese Größen oft äquivalent.

Bei den optischen Spektrometern wird die Unterscheidung der Wellenlängen der zu analysierenden Strahlung oft durch Richtungsablenkung mittels Brechung in einem Prisma oder durch Beugung an einem Gitter erzeugt. Es ist auch möglich, die Frequenzanteile in einem Interferometer anhand einer Fourieranalyse zu bestimmen (FTIR-Spektrometer).

Bei Teilchenstrahlen und der Massenspektrometrie wird ein elektrisches (Stark-Effekt) und/oder magnetisches Feld (Lorentzkraft) und der Zeeman-Effekt zur Analyse genutzt. Besonders bei schweren Teilchen kann aber auch die Flugzeit und somit die Geschwindigkeit der Teilchen gemessen werden.

Historisches Spektroskop

Ein einfaches optisches Spektrometer (vergleiche Abbildung rechts) hat nur wenige Bestandteile:

• die zu untersuchende Lichtquelle S;
• einen Spalt F1, um eine linienförmige Lichtquelle zu erhalten;
• eine Linse L1, die das divergent eintretende Licht parallelisiert;
• ein lichtbrechendes Prisma P (oder -beugendes Gitter), um die zu analysierende Strahlung abzulenken;
• eine zweite Linse L2 am Strahlaustritt (sie bildet das Lichtbündel auf den Ausgang ab);
• ein Okular („Telescope“), um das Spektrum direkt mit dem Auge zu betrachten und zu vermessen. Alternativ kann es mittels weiterer Linsen auf einen Schirm oder Detektor projiziert werden.

Damit der Ablenkwinkel gemessen werden kann, sind L2 und das Teleskop beweglich und sitzen auf einer Skala (siehe Goniometer).

Zu weiteren optischen Spektrometern siehe auch Artikel Optisches Spektrometer.

Technische Umsetzungen

Aufspaltung eines Lichtstrahls mittels eines Prismas.

Verschiedene Konfiguration eines Interferenz-basierten Spektrometers: Reflexionsoptik, Brechungsoptik, Faseroptik

• Optische Spektrometer:
  • Prismenspektrometer
  • Gitterspektrometer
  • Infrarotspektrometer, auch FTIR-Spektrometer
  • Arrayed-Waveguide Grating
  • Littrow-Spektrometer
  • Spektrograf
• Funkenspektrometer
• Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
• Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS)
• Flugzeitmassenspektrometer
• Magnetspektrometer
• Massenspektrometer
• Ionen-Mobilitäts-Spektrometer
• Optical Emission Spectrometer (OES)
• Spektralanalysator
• Strahlungsdetektor
• Halbleiterdetektor
• Röntgenfluoreszenzanalyse

Siehe auch: Spektroskop

Weblinks

 Wiktionary: Spektrometer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

 Commons: Spektroskopie – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Aufbau eines einfachen Spektrometers - dargestellt in einer einfachen Animation
• The Optics of Spectroscopy Tutorial