Prenosné spektrometre: čo to je, druhy, použitie

Prenosné spektrometre sú kompaktné analytické zariadenia určené na rýchle a presné meranie vlastností látky na základe jej spektrálnych vlastností. Vďaka svojej mobilite, vysokej citlivosti a univerzálnosti nachádzajú široké uplatnenie v terénnych a laboratórnych podmienkach. Na rozdiel od stacionárnych systémov tieto prístroje umožňujú rýchlu analýzu bez nutnosti prepravy vzoriek do špecializovaných laboratórií.

Princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti

Spektrometria je založená na meraní intenzity svetla odrazeného, prechádzajúceho alebo vyžarovaného vzorkou v určitom rozsahu vlnových dĺžok. Výsledky takejto analýzy umožňujú určiť zloženie látky, prítomnosť prímesí a koncentráciu prvkov. Prenosné zariadenia obsahujú zdroj svetla, optický systém, disperzný prvok a fotodetektor. Moderné modely sú často integrované s počítačmi alebo mobilnými zariadeniami na operatívne spracovanie a vizualizáciu údajov.

Kompaktnosť spektrometrov je daná miniaturizáciou optických komponentov a využitím energeticky úsporných technológií. Niektoré modely sú vybavené bezdrôtovými rozhraniami, čo zjednodušuje ich použitie mimo laboratória. Môžu byť tiež vybavené vymeniteľnými modulmi, ktoré umožňujú prispôsobiť prístroj konkrétnym úlohám.

Druhy prenosných spektrometrov

Existujú rôzne typy prenosných spektrometrov, ktoré sa líšia spektrálnym rozsahom, metódou analýzy a účelom použitia. Každý typ je prispôsobený konkrétnym úlohám, od kontroly kvality potravín až po geochemické výskumy.

• Optické (UV-Vis, NIR) – analyzujú svetlo v ultrafialovom, viditeľnom a blízkom infračervenom rozsahu.
• Ramanove spektrometre – určujú štruktúru látky na základe rozptylu svetla, sú účinné pri analýze pevných látok a kvapalín.
• Fluorescenčné – zaznamenávajú žiarenie látky po excitácii zdrojom svetla, používajú sa v biochémii a medicíne.
• Röntgenfluorescenčné – používajú sa na analýzu elementárneho zloženia, najmä kovov a minerálov.
• Hmotnostné spektrometre – menej bežné v prenosnej verzii, ale používajú sa na detekciu plynov a prchavých zlúčenín.

Výber vhodného typu závisí od špecifík meraní a požiadaviek na presnosť a citlivosť. Niektoré univerzálne modely môžu kombinovať hneď niekoľko metód analýzy.

Oblasti použitia

Prenosné spektrometre nachádzajú uplatnenie v najrôznejších oblastiach vedy a priemyslu. Ich hlavnými výhodami sú rýchlosť, možnosť analýzy na mieste a absencia potreby zložitej prípravy vzoriek. To ich robí obzvlášť užitočnými v terénnych podmienkach, pri kontrole kvality a v situáciách, ktoré vyžadujú rýchlu reakciu.

• Kontrola kvality výroby (analýza surovín a hotových výrobkov na súlad so štandardmi).
• Ekologický monitoring (stanovenie znečisťujúcich látok v ovzduší, vode a pôde).
• Archeológia a umenoveda (nedestruktívna analýza materiálov a pigmentov).
• Medicína a farmácia (kontrola zloženia liekov a diagnostika biologických tekutín).
• Geológia a ťažba nerastných surovín (stanovenie zloženia hornín a rúd priamo na ložisku).
• Bezpečnosť a kriminalistika (rýchla analýza podozrivých látok a materiálov na mieste činu).

Vysoká presnosť meraní a univerzálnosť umožňujú používať prenosné spektrometre ako vo vedeckých výskumoch, tak aj v aplikovaných úlohách. Používajú sa aj na vzdelávacie účely na výučbu študentov metód spektrálnej analýzy.

Výhody a obmedzenia

Napriek širokým možnostiam majú prenosné spektrometre svoje silné aj slabé stránky. Pri ich výbere je potrebné zohľadniť špecifiká úlohy, prevádzkové podmienky a požiadavky na výsledky analýzy. Výhody prenosných zariadení:

• Kompaktné rozmery a nízka hmotnosť: umožňujú používať zariadenie na ťažko prístupných miestach.
• Rýchla príprava na prevádzku: nevyžaduje zložité nastavenie a kalibráciu.
• Autonómnosť: funguje na batérie, často je vybavený vstavanou pamäťou a bezdrôtovými rozhraniami.

Medzi nevýhody prenosných spektrometrov patria:

• Obmedzená citlivosť: zaostáva za laboratórnymi analógmi v presnosti pri analýze zložitých zmesí.
• Obmedzený spektrálny rozsah: každý model je prispôsobený určitým rozsahom vlnových dĺžok.

Portatívne spektrometre sú teda pohodlným nástrojom na expresnú analýzu, najmä v terénnych a výrobných podmienkach. Pre zložitejšie výskumy je však vhodnejšie používať stacionárne laboratórne zariadenia.