Spectrometre portabile: ce sunt, tipuri, utilizare

Spectrometrele portabile sunt dispozitive analitice compacte, destinate măsurării rapide și precise a caracteristicilor unei substanțe pe baza proprietăților sale spectrale. Acestea sunt utilizate pe scară largă în condiții de teren și de laborator datorită mobilității, sensibilității ridicate și versatilității lor. Spre deosebire de sistemele staționare, aceste dispozitive asigură o analiză rapidă fără a fi necesară transportarea probelor la laboratoare specializate.

Principiul de funcționare și caracteristicile construcției

Spectrometria se bazează pe măsurarea intensității luminii reflectate, transmise sau emise de probă într-un anumit interval de lungimi de undă. Rezultatele unei astfel de analize permit determinarea compoziției substanței, a prezenței impurităților și a concentrației elementelor. Dispozitivele portabile includ o sursă de lumină, un sistem optic, un element de dispersie și un fotodetector. Modelele moderne sunt adesea integrate cu computere sau dispozitive mobile pentru procesarea și vizualizarea rapidă a datelor.

Compactitatea spectrometrelor este determinată de miniaturizarea componentelor optice și de utilizarea tehnologiilor eficiente din punct de vedere energetic. Unele modele sunt echipate cu interfețe fără fir, ceea ce simplifică utilizarea lor în afara laboratorului. De asemenea, ele pot fi echipate cu module interschimbabile, care permit adaptarea dispozitivului la sarcini specifice.

Tipuri de spectrometre portabile

Există diferite tipuri de spectrometre portabile, care diferă în funcție de gama spectrală, metoda de analiză și aplicația țintă. Fiecare tip este adaptat pentru anumite sarcini, de la controlul calității produselor alimentare până la cercetări geochimice.

• Optice (UV-Vis, NIR) — analizează lumina în domeniul ultraviolet, vizibil și infraroșu apropiat.
• Spectrometre Raman — determină structura substanței prin dispersia luminii, eficiente pentru analiza substanțelor solide și lichide.
• Fluorescente — înregistrează radiația substanței după excitarea cu o sursă de lumină, sunt utilizate în biochimie și medicină.
• Rentgenofluorescente — sunt utilizate pentru analiza compoziției elementare, în special a metalelor și mineralelor.
• Spectrometre de masă — sunt mai puțin răspândite în versiunea portabilă, dar sunt utilizate pentru detectarea gazelor și a compușilor volatili.

Alegerea tipului potrivit depinde de specificul măsurătorilor și de cerințele de precizie și sensibilitate. Unele modele universale pot combina mai multe metode de analiză.

Domenii de aplicare

Spectrometrele portabile sunt utilizate în diverse domenii ale științei și industriei. Principalele lor avantaje sunt rapiditatea, posibilitatea de analiză la fața locului și lipsa necesității unei pregătiri complexe a probelor. Acest lucru le face deosebit de utile în condiții de teren, în controlul calității și în situații care necesită o reacție urgentă.

• Controlul calității produselor (analiza materiilor prime și a produselor finite pentru conformitatea cu standardele).
• Monitorizarea ecologică (determinarea substanțelor poluante din aer, apă și sol).
• Arheologie și istoria artei (analiza nedistructivă a materialelor și pigmenților).
• Medicină și farmaceutică (controlul compoziției medicamentelor și diagnosticarea fluidelor biologice).
• Geologie și minerit (determinarea compoziției rocilor și minereurilor direct la zăcământ).
• Securitate și criminalistică (analiza rapidă a substanțelor și materialelor suspecte la locul incidentului).

Precizia ridicată a măsurătorilor și universalitatea permit utilizarea spectrometrelor portabile atât în cercetarea științifică, cât și în aplicații practice. Acestea sunt utilizate și în scopuri educaționale pentru instruirea studenților în metodele de analiză spectrală.

Avantaje și limitări

În ciuda posibilităților largi, spectrometrele portabile au atât puncte forte, cât și puncte slabe. Alegerea lor necesită luarea în considerare a specificului sarcinii, a condițiilor de exploatare și a cerințelor privind rezultatele analizei. Avantajele dispozitivelor portabile:

• Dimensiuni compacte și ușurință: permit utilizarea dispozitivului în locuri greu accesibile.
• Pregătire rapidă pentru funcționare: nu necesită configurare și calibrare complexă.
• Autonomie: funcționează cu baterii, este adesea echipat cu memorie încorporată și interfețe wireless.

Printre dezavantajele spectrometrelor portabile se numără:

• Sensibilitate limitată: este inferioară analogilor de laborator în ceea ce privește precizia în analiza amestecurilor complexe.
• Gama spectrală limitată: fiecare model este adaptat pentru anumite intervale de lungimi de undă.

Astfel, spectrometrele portabile sunt un instrument convenabil pentru analiza rapidă, în special în condiții de teren și de producție. Cu toate acestea, pentru cercetări mai complexe, este de preferat să se utilizeze instalații de laborator staționare.