Spektrometer

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.

  Ein einfaches optisches Spektrometer hat nur wenige Bestandteile:

• die zu untersuchende Lichtquelle Q
• eine Linse L1 zum Strahlungseintritt (sie parallelisiert das Licht)
• ein lichtbrechendes Prisma oder -beugendes Gitter B, um die zu analysierende Strahlung abzulenken
• eine zweite Linse L2 am Strahlaustritt (sie bildet das Lichtbündel auf den Ausgang ab)
• einen Schirm bzw. eine Fläche S, auf der das Spektrum mittels der Linsen abgebildet, betrachtet und vermessen werden kann. Dies kann auch ein punktförmiger bewegter Empfänger oder eine Empfängerzeile sein

Das divergierende Licht der Quelle Q wird durch die erste Linse L1 parallel ausgerichtet und trifft dann auf B. Dort wird es abgelenkt und aufgespalten und wird durch die zweite Linse L2 wieder in einem Punkt auf S fokussiert. Damit bei einem Spektroskop der Ablenkwinkel der Brechung gemessen werden kann, ist L2 beweglich und sitzt auf einer Skala (siehe Goniometer); bei einem Spektrometer ist dagegen meist B drehbar montiert.

Ein einfaches Spektrometer für sichtbares Licht kann man mit einem Prisma aufbauen (siehe Prismenspektrometer).

Zu optischen Spektrometern siehe auch Artikel Optisches Spektrometer.

Technische Umsetzungen

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

Siehe auch: Spektroskop