Draagbare spectrometers: wat zijn ze, soorten, toepassing

Draagbare spectrometers zijn compacte analytische apparaten die zijn ontworpen voor het snel en nauwkeurig meten van de eigenschappen van een stof op basis van zijn spectrale eigenschappen. Ze worden veel gebruikt in het veld en in laboratoria vanwege hun mobiliteit, hoge gevoeligheid en veelzijdigheid. In tegenstelling tot stationaire systemen zorgen deze apparaten voor een snelle analyse zonder dat monsters naar gespecialiseerde laboratoria hoeven te worden vervoerd.

Werkingsprincipe en ontwerpkenmerken

Spectrometrie is gebaseerd op het meten van de intensiteit van het licht dat door een monster wordt gereflecteerd, doorgelaten of uitgezonden in een bepaald golflengtebereik. De resultaten van een dergelijke analyse maken het mogelijk om de samenstelling van een stof, de aanwezigheid van onzuiverheden en de concentratie van elementen te bepalen. Draagbare apparaten bevatten een lichtbron, een optisch systeem, een dispersie-element en een fotodetector. Moderne modellen zijn vaak geïntegreerd met computers of mobiele apparaten voor snelle verwerking en visualisatie van gegevens.

De compactheid van spectrometers is te danken aan de miniaturisatie van optische componenten en het gebruik van energie-efficiënte technologieën. Sommige modellen zijn uitgerust met draadloze interfaces, wat het gebruik buiten het laboratorium vergemakkelijkt. Ze kunnen ook worden uitgerust met verwisselbare modules, waardoor het apparaat aan specifieke taken kan worden aangepast.

Soorten draagbare spectrometers

Er zijn verschillende soorten draagbare spectrometers, die verschillen in spectraal bereik, analysemethode en beoogd gebruik. Elk type is aangepast aan specifieke taken, van kwaliteitscontrole van voedingsmiddelen tot geochemisch onderzoek.

• Optische (UV-Vis, NIR) — analyseren licht in het ultraviolette, zichtbare en nabije infrarode bereik.
• Raman-spectrometers — bepalen de structuur van een stof op basis van lichtverstrooiing en zijn effectief voor de analyse van vaste stoffen en vloeistoffen.
• Fluorescentie – registreren de straling van een stof na excitatie door een lichtbron, worden gebruikt in de biochemie en geneeskunde.
• Röntgenfluorescentie – worden gebruikt voor de analyse van de elementaire samenstelling, met name van metalen en mineralen.
• Massaspectrometers — minder gangbaar in draagbare uitvoering, maar worden gebruikt voor het detecteren van gassen en vluchtige verbindingen.

De keuze van het juiste type hangt af van de specifieke kenmerken van de metingen en de eisen aan nauwkeurigheid en gevoeligheid. Sommige universele modellen kunnen meerdere analysemethoden combineren.

Toepassingsgebieden

Draagbare spectrometers worden gebruikt in verschillende gebieden van de wetenschap en industrie. Hun belangrijkste voordelen zijn snelheid, de mogelijkheid om ter plaatse te analyseren en het ontbreken van ingewikkelde monstervoorbereiding. Dit maakt ze bijzonder nuttig in het veld, bij kwaliteitscontrole en in situaties die een snelle reactie vereisen.

• Kwaliteitscontrole van producten (analyse van grondstoffen en eindproducten op conformiteit met normen).
• Milieumonitoring (bepaling van verontreinigende stoffen in lucht, water en bodem).
• Archeologie en kunstwetenschap (niet-destructieve analyse van materialen en pigmenten).
• Geneeskunde en farmacie (controle van de samenstelling van geneesmiddelen en diagnose van biologische vloeistoffen).
• Geologie en mijnbouw (bepaling van de samenstelling van gesteenten en ertsen direct op de vindplaats).
• Veiligheid en forensisch onderzoek (snelle analyse van verdachte stoffen en materialen op de plaats van het incident).

Dankzij de hoge meetnauwkeurigheid en veelzijdigheid kunnen draagbare spectrometers zowel voor wetenschappelijk onderzoek als voor toegepaste taken worden gebruikt. Ze worden ook gebruikt voor educatieve doeleinden om studenten te leren omgaan met spectrale analysemethoden.

Voordelen en beperkingen

Ondanks hun vele mogelijkheden hebben draagbare spectrometers zowel sterke als zwakke punten. Bij de keuze ervan moet rekening worden gehouden met de specifieke aard van de taak, de gebruiksomstandigheden en de eisen die aan de analyseresultaten worden gesteld. Voordelen van draagbare apparaten:

• Compact en licht: het apparaat kan worden gebruikt op moeilijk bereikbare plaatsen.
• Snel klaar voor gebruik: vereist geen ingewikkelde instellingen en kalibratie.
• Autonomie: werkt op batterijen, vaak voorzien van ingebouwd geheugen en draadloze interfaces.

Nadelen van draagbare spectrometers zijn onder andere:

• Beperkte gevoeligheid: minder nauwkeurig dan laboratoriumapparatuur bij de analyse van complexe mengsels.
• Beperkt spectraal bereik: elk model is aangepast aan bepaalde golflengtebereiken.

Draagbare spectrometers zijn dus een handig instrument voor snelle analyses, vooral in veld- en productieomstandigheden. Voor complexere onderzoeken verdient het echter de voorkeur om stationaire laboratoriumapparatuur te gebruiken.