Bærbare spektrometre: hvad er det, typer, anvendelse

Bærbare spektrometre er kompakte analytiske enheder, der er beregnet til hurtig og nøjagtig måling af et stofs egenskaber på basis af dets spektrale egenskaber. De finder bred anvendelse i felt- og laboratorieforhold takket være deres mobilitet, høje følsomhed og alsidighed. I modsætning til stationære systemer giver sådanne apparater mulighed for hurtig analyse uden behov for at transportere prøver til specialiserede laboratorier.

Funktionsprincip og konstruktionsmæssige særlige træk

Spektrometri er baseret på måling af intensiteten af lys, der reflekteres, passerer eller udsendes af en prøve i et bestemt bølgelængdeområde. Resultaterne af en sådan analyse gør det muligt at bestemme stoffets sammensætning, tilstedeværelsen af urenheder og koncentrationen af elementer. De bærbare enheder omfatter en lyskilde, et optisk system, et spredningselement og en fotodetektor. Moderne modeller er ofte integreret med computere eller mobile enheder til hurtig behandling og visualisering af data.

Spektrometrenes kompakte størrelse skyldes miniaturiseringen af de optiske komponenter og brugen af energieffektive teknologier. Nogle modeller er udstyret med trådløse grænseflader, hvilket gør dem nemmere at bruge uden for laboratoriet. De kan også være udstyret med udskiftelige moduler, der gør det muligt at tilpasse instrumentet til specifikke opgaver.

Typer af bærbare spektrometre

Der findes forskellige typer bærbare spektrometre, der adskiller sig i spektralområde, analysemetode og anvendelsesformål. Hver type er tilpasset bestemte opgaver, fra kvalitetskontrol af fødevarer til geokemiske undersøgelser.

• Optiske (UV-Vis, NIR) — analyserer lys i det ultraviolette, synlige og nærinfrarøde område.
• Raman-spektrometre — bestemmer stoffets struktur ud fra lysets spredning og er effektive til analyse af faste stoffer og væsker.
• Fluorescerende – registrerer stoffets stråling efter excitation af en lyskilde, anvendes i biokemi og medicin.
• Røntgenfluorescerende – anvendes til analyse af elementers sammensætning, især metaller og mineraler.
• Massespektrometre – mindre udbredt i bærbar udgave, men anvendes til detektering af gasser og flygtige forbindelser.

Valget af den passende type afhænger af målingernes specifikationer og kravene til nøjagtighed og følsomhed. Nogle universelle modeller kan kombinere flere analysemetoder på én gang.

Anvendelsesområder

Bærbare spektrometre finder anvendelse inden for mange forskellige områder af videnskab og industri. Deres vigtigste fordele er hurtig reaktionstid, mulighed for analyse på stedet og ingen behov for kompliceret prøveforberedelse. Dette gør dem særligt nyttige i felten, ved kvalitetskontrol og i situationer, der kræver hurtig reaktion.

• Kvalitetskontrol af produkter (analyse af råvarer og færdige produkter for overensstemmelse med standarder).
• Miljøovervågning (bestemmelse af forurenende stoffer i luft, vand og jord).
• Arkæologi og kunstvidenskab (ikke-destruktiv analyse af materialer og pigmenter).
• Medicin og farmaci (kontrol af lægemidlers sammensætning og diagnostik af biologiske væsker).
• Geologi og minedrift (bestemmelse af sammensætningen af bjergarter og malme direkte på forekomsten).
• Sikkerhed og kriminalistik (hurtig analyse af mistænkelige stoffer og materialer på ulykkessteder).

Høj målenøjagtighed og alsidighed gør det muligt at bruge bærbare spektrometre både i videnskabelig forskning og i praktiske opgaver. De bruges også til uddannelsesformål for at lære studerende metoder til spektralanalyse.

Fordele og begrænsninger

På trods af de mange muligheder har bærbare spektrometre både styrker og svagheder. Valget af dem kræver, at man tager højde for opgavens specifikke karakter, driftsbetingelserne og kravene til analyseresultaterne. Fordele ved bærbare enheder:

• Kompakte dimensioner og lethed: gør det muligt at bruge enheden på svært tilgængelige steder.
• Hurtig klargøring til brug: kræver ikke kompliceret opsætning og kalibrering.
• Autonomi: fungerer på batterier, er ofte udstyret med indbygget hukommelse og trådløse grænseflader.

Blandt ulemperne ved bærbare spektrometre kan nævnes:

• Begrænset følsomhed: er mindre nøjagtige end laboratorieanaloger ved analyse af komplekse blandinger.
• Begrænset spektralområde: hver model er tilpasset bestemte bølgelængdeområder.

Bærbare spektrometre er således et praktisk redskab til hurtig analyse, især i felt- og produktionsforhold. Til mere komplekse undersøgelser er det dog at foretrække at anvende stationære laboratorieanlæg.