Kannettavat spektrometrit: mitä ne ovat, tyypit, käyttö

Kannettavat spektrometrit ovat kompakteja analyysilaitteita, jotka on tarkoitettu aineen ominaisuuksien nopeaan ja tarkkaan mittaamiseen sen spektrisen ominaisuuksien perusteella. Niitä käytetään laajalti kenttä- ja laboratorio-olosuhteissa niiden liikkuvuuden, korkean herkkyyden ja monipuolisuuden ansiosta. Toisin kuin kiinteät järjestelmät, tällaiset laitteet mahdollistavat nopean analyysin ilman tarvetta kuljettaa näytteitä erikoistuneisiin laboratorioihin.

Toimintaperiaate ja rakenteen erityispiirteet

Spektrometria perustuu näytteen heijastaman, läpäisseen tai emittoiman valon intensiteetin mittaamiseen tietyllä aallonpituusalueella. Tällaisen analyysin tulosten avulla voidaan määrittää aineen koostumus, epäpuhtauksien esiintyminen ja alkuaineiden pitoisuudet. Kannettavat laitteet sisältävät valonlähteen, optisen järjestelmän, dispersiivisen elementin ja valodetektorin. Nykyaikaiset mallit on usein integroitu tietokoneisiin tai mobiililaitteisiin tietojen nopeaa käsittelyä ja visualisointia varten.

Spektrometrien kompaktius johtuu optisten komponenttien miniatyrisoinnista ja energiatehokkaiden teknologioiden käytöstä. Jotkut mallit on varustettu langattomilla liitännöillä, mikä helpottaa niiden käyttöä laboratorion ulkopuolella. Ne voivat myös olla varustettu vaihdettavilla moduuleilla, joiden avulla laite voidaan mukauttaa tiettyihin tehtäviin.

Kannettavien spektrometrien tyypit

Kannettavia spektrometrejä on erilaisia tyyppejä, jotka eroavat toisistaan spektrialueen, analyysimenetelmän ja käyttötarkoituksen suhteen. Jokainen tyyppi on sovitettu tiettyihin tehtäviin, elintarvikkeiden laadunvalvonnasta geokemiallisiin tutkimuksiin.

• Optiset (UV-Vis, NIR) – analysoivat valoa ultravioletti-, näkyvä- ja lähi-infrapuna-alueella.
• Raman-spektrometrit – määrittävät aineen rakenteen valon sironnan perusteella, tehokkaita kiinteiden aineiden ja nesteiden analysointiin.
• Fluoresenssimittarit – rekisteröivät aineen säteilyn sen jälkeen, kun se on viritetty valonlähteellä, käytetään biokemiassa ja lääketieteessä.
• Röntgenfluoresenssimittarit – käytetään alkuainekoostumuksen analysointiin, erityisesti metallien ja mineraalien.
• Massaspektrometrit – vähemmän yleisiä kannettavina malleina, mutta niitä käytetään kaasujen ja haihtuvien yhdisteiden havaitsemiseen.

Sopivan tyypin valinta riippuu mittausten erityispiirteistä sekä tarkkuus- ja herkkyysvaatimuksista. Jotkut yleiskäyttöiset mallit voivat yhdistää useita analyysimenetelmiä.

Käyttökohteet

Kannettavia spektrometrejä käytetään monilla eri tieteen ja teollisuuden aloilla. Niiden tärkeimmät edut ovat nopeus, mahdollisuus analysoida paikan päällä ja se, että näytteiden valmistelu ei ole monimutkaista. Tämä tekee niistä erityisen hyödyllisiä kenttäolosuhteissa, laadunvalvonnassa ja tilanteissa, joissa vaaditaan nopeaa reagointia.

• Tuotteiden laadunvalvonta (raaka-aineiden ja valmiiden tuotteiden analysointi standardien mukaisuuden varmistamiseksi).
• Ympäristön seuranta (ilman, veden ja maaperän epäpuhtauksien määrittäminen).
• Arkeologia ja taidehistoria (materiaalien ja pigmenttien rikkomaton analysointi).
• Lääketiede ja farmakologia (lääkkeiden koostumuksen valvonta ja biologisten nesteiden diagnostiikka).
• Geologia ja kaivostoiminta (kivien ja malmien koostumuksen määrittäminen suoraan esiintymispaikalla).
• Turvallisuus ja rikostutkinta (epäilyttävien aineiden ja materiaalien pikaanalyysi tapahtumapaikalla).

Korkea mittaustarkkuus ja monipuolisuus mahdollistavat kannettavien spektrometrien käytön sekä tieteellisessä tutkimuksessa että sovelletuissa tehtävissä. Niitä käytetään myös opetustarkoituksiin, jotta opiskelijat voivat oppia spektrianalyysin menetelmiä.

Edut ja rajoitukset

Laajasta käyttöalueesta huolimatta kannettavilla spektrometreillä on sekä vahvuuksia että heikkouksia. Niiden valinnassa on otettava huomioon tehtävän erityispiirteet, käyttöolosuhteet ja analyysitulosten vaatimukset. Kannettavien laitteiden edut:

• Kompakti koko ja keveys: laitetta voidaan käyttää vaikeapääsyisissä paikoissa.
• Nopea käyttövalmius: ei vaadi monimutkaista säätämistä tai kalibrointia.
• Itsenäisyys: toimii akkuilla, usein varustettu sisäisellä muistilla ja langattomilla liitännöillä.

Kannettavien spektrometrien haittoja ovat:

• Rajoitettu herkkyys: tarkkuudessa jää jälkeen laboratoriomalleista monimutkaisten seosten analysoinnissa.
• Rajoitettu spektrialue: jokainen malli on sovitettu tiettyihin aallonpituusalueisiin.

Näin ollen kannettavat spektrometrit ovat kätevä väline pikaanalyysiin, erityisesti kenttä- ja tuotanto-olosuhteissa. Monimutkaisempiin tutkimuksiin on kuitenkin parempi käyttää kiinteitä laboratoriolaitteistoja.