Spettrometri portatili: cosa sono, tipi, applicazioni

Gli spettrometri portatili sono dispositivi analitici compatti progettati per misurare in modo rapido e accurato le caratteristiche di una sostanza sulla base delle sue proprietà spettrali. Sono ampiamente utilizzati in condizioni di campo e di laboratorio grazie alla loro mobilità, elevata sensibilità e versatilità. A differenza dei sistemi fissi, questi dispositivi consentono un'analisi rapida senza la necessità di trasportare i campioni in laboratori specializzati.

Principio di funzionamento e caratteristiche costruttive

La spettrometria si basa sulla misurazione dell'intensità della luce riflessa, trasmessa o emessa dal campione in un determinato intervallo di lunghezze d'onda. I risultati di tale analisi consentono di determinare la composizione della sostanza, la presenza di impurità e la concentrazione degli elementi. I dispositivi portatili includono una sorgente luminosa, un sistema ottico, un elemento di dispersione e un fotorilevatore. I modelli moderni sono spesso integrati con computer o dispositivi mobili per l'elaborazione e la visualizzazione operativa dei dati.

La compattezza degli spettrometri è dovuta alla miniaturizzazione dei componenti ottici e all'uso di tecnologie efficienti dal punto di vista energetico. Alcuni modelli sono dotati di interfacce wireless, che ne semplificano l'uso al di fuori del laboratorio. Possono anche essere dotati di moduli intercambiabili che consentono di adattare lo strumento a compiti specifici.

Tipi di spettrometri portatili

Esistono diversi tipi di spettrometri portatili, che si differenziano per gamma spettrale, metodo di analisi e applicazione prevista. Ogni tipo è adattato a compiti specifici, dal controllo della qualità dei prodotti alimentari alle ricerche geochimiche.

• Ottici (UV-Vis, NIR): analizzano la luce nella gamma ultravioletta, visibile e del vicino infrarosso.
• Spettrometri Raman: determinano la struttura della sostanza in base alla diffusione della luce, efficaci per l'analisi di sostanze solide e liquide.
• Fluorescenti: registrano l'emissione di radiazioni da parte di una sostanza dopo l'eccitazione da parte di una fonte luminosa, utilizzati in biochimica e medicina.
• Rентгенофлуоресцентные: utilizzati per l'analisi della composizione elementare, in particolare di metalli e minerali.
• Spettrometri di massa: meno diffusi nella versione portatile, ma utilizzati per rilevare gas e composti volatili.

La scelta del tipo appropriato dipende dalle specifiche delle misurazioni e dai requisiti di precisione e sensibilità. Alcuni modelli universali possono combinare più metodi di analisi contemporaneamente.

Campi di applicazione

Gli spettrometri portatili trovano applicazione in vari settori della scienza e dell'industria. I loro principali vantaggi sono la rapidità, la possibilità di analisi in loco e l'assenza di necessità di una complessa preparazione dei campioni. Ciò li rende particolarmente utili in condizioni di campo, nel controllo della qualità e in situazioni che richiedono una risposta urgente.

• Controllo della qualità dei prodotti (analisi delle materie prime e dei prodotti finiti per verificarne la conformità agli standard).
• Monitoraggio ambientale (determinazione delle sostanze inquinanti nell'aria, nell'acqua e nel suolo).
• Archeologia e storia dell'arte (analisi non distruttiva di materiali e pigmenti).
• Medicina e farmaceutica (controllo della composizione dei farmaci e diagnostica dei fluidi biologici).
• Geologia e industria mineraria (determinazione della composizione delle rocce e dei minerali direttamente nel giacimento).
• Sicurezza e criminalistica (analisi rapida di sostanze e materiali sospetti sui luoghi degli incidenti).

L'elevata precisione delle misurazioni e la versatilità consentono di utilizzare gli spettrometri portatili sia nella ricerca scientifica che in applicazioni pratiche. Sono utilizzati anche a fini didattici per insegnare agli studenti i metodi di analisi spettrale.

Vantaggi e limiti

Nonostante le loro ampie possibilità, gli spettrometri portatili presentano sia punti di forza che punti deboli. La loro scelta richiede di tenere conto delle specificità del compito, delle condizioni operative e dei requisiti dei risultati dell'analisi. Vantaggi dei dispositivi portatili:

• Dimensioni compatte e leggerezza: consentono di utilizzare il dispositivo in luoghi difficili da raggiungere.
• Rapida preparazione al funzionamento: non richiede configurazioni e calibrazioni complesse.
• Autonomia: funziona a batterie, spesso è dotato di memoria integrata e interfacce wireless.

Tra gli svantaggi degli spettrometri portatili si possono evidenziare:

• Sensibilità limitata: inferiore rispetto agli omologhi da laboratorio in termini di precisione nell'analisi di miscele complesse.
• Gamma spettrale limitata: ogni modello è adattato a determinate gamme di lunghezze d'onda.

Pertanto, gli spettrometri portatili sono uno strumento comodo per l'analisi rapida, soprattutto in condizioni di campo e di produzione. Tuttavia, per ricerche più complesse è preferibile utilizzare apparecchiature di laboratorio fisse.