Astronomiya

Asteroidlərin tərkibini təyin etmək üçün İQ spektroskopiyası necə istifadə olunur?

Asteroidlərin tərkibini təyin etmək üçün İQ spektroskopiyası necə istifadə olunur?

Asteroid mədəni məqsədi ilə asteroidlərin səth tərkibini hesablamaq üçün spektrometrlərin və ya spektroskopiyanın necə istifadə edilə biləcəyini anlamağa çalışıram.


Emissiya xətti dalğa uzunluqları ilə müəyyən keçidlər arasındakı eyni təməl konsepsiya konsepsiyasından istifadə edir. 21 santimetrlik xəttin neytral hidrogenin spin-flip keçidi olduğunu bildiyimiz kimi.

İnfraqırmızı (IR) bölgələr adətən molekulyar xətlərin göründüyü yerdir. Vikipediyada yaxşı və qısa bir müzakirə var.

Asteriodlar soyuqdur, buna görə molekulların əmələ gəlməsini gözləyirik. Buna görə IR bölgəsində ən çox xətt görəcəyini gözləyirik. Daha spesifik olmaq üçün, asteriodun səth temperaturu ~ 346 K, maksimum emissiyada ~ 83714 A-ya bərabərdir (qara cisim radiasiyasını qəbul etmək və Wien qanununa riayət etmək); bu IR.

Həm də nəzərə aldığımız şey asteriodun içi deyil, səthidir.


KB-nin cavabına əlavə etmək üçün: Metod geniş şəkildə İQ udma spektrinə baxmağı əhatə edir. Məlum bir minerala uyğun bir sıra xətt görürsənsə, mineralın asteroidin tərkib hissəsidir. Bu, hazırda asteroidi nəyin işıqlandırdığını bildiyinizi düşünür (spektral şüalanma). Qaranlıq tərəfə baxırsınızsa, buna bənzər bir analizdir, ancaq müəyyən bir mineral növü üçün qara rəngli olmayan bədəndə bilinən boşluqları axtarırsınız.


İnfraqırmızı teleskoplar

2.14.8 Nəticələr və Gələcək İş

İyirmi birinci əsrin əvvəllərindən asteroidlərin kimyəvi və mineralogik xarakteristikası, nisbətən rutin asteroidlərin infraqırmızı müşahidələrini aparan IRTF-də SpeX-in istismara verilməsi ilə xeyli genişləndi, fotometrik rənglər əldə edən SDSS. 100.000-dən çox asteroidin göründüyü və asteroidlərin ətrafında fırlanaraq yerə düşən və hətta birinin nümunələrini dünyaya qaytarmış çoxsaylı kosmik gəmi missiyaları. 2000-ci ildə məlumat almağa başladığı üçün SpeX, zərif asteroidlərin mineralogiyalarının, 2.5 mikrondan yuxarı spektrlər əldə edə bilməklə, zəngin və piroksen zolaqların görünən məlumatlarla birləşdirildiyi zaman tamamilə örtülməsini təmin edir. Su və OH sayəsində xüsusiyyətlərin təyin olunmasına imkan verən 3 μm bölgə. 2000-ci ildə də məlumat toplamağa başlayan SDSS, olduqca böyük bir cisim dəstinin görünən spektral xüsusiyyətlərinin müəyyənləşdirilməsinə və daha kiçik məlumat dəstləri ilə görünən meyllərin 'həqiqi' olub olmadığını görməyə imkan verdi. qırmızı sürüşmə anketinin nəticələri daha diqqətəlayiq hesab edilə bilər. 2000-ci ildə NEAR Shoemaker qarşılaşmasından bəri, orbitdəki kosmik gəmi missiyaları, asteroidlərin kütləvi kimyəvi maddələrinin birbaşa rentgen və qamma şüaları ölçmələri ilə hesablanmasına və spektral xüsusiyyətlərinin səth üzərində ətraflı şəkildə göstərilməsinə imkan verdi.

Bununla birlikdə, asteroid kompozisiyalarını təyin edən əsas hadisə, 13 iyun 2010-cu il tarixində Hayabusa kosmik gəmisi tərəfindən NEA (25143) Itokawa'dan birbaşa alınan nümunələrin geri qaytarılması idi. Geri qaytarılan taxıllar, bilinən bir asteroidin mineralogiyası və izotopik tərkibinə və təsirlərinə icazə verdi. kosmik hava şəraitinin birbaşa müəyyənləşdirilməsi. Bəzi S tiplərinin adi xondritlərin ana cisimləri olduğu və kosmosda hava şəraitinin mövcud olduğu və asteroid səthlərin spektral xüsusiyyətlərini dəyişdirdiyi barədə fərziyyələr qəti şəkildə təsdiqləndi. NEAR Shoemaker və Hayabusa kimi yansıtma spektrləri əldə edən və səthin kimyəvi analizlərini aparmaq üçün alətlərə (məsələn, rentgen spektrometrinə) sahib olan kosmik gəmi missiyaları xüsusi kompozisiyalar üçün güclü mübahisə edə bilər. McCoy et al. (2001), bütün məlumatların Eros üçün adi bir kondrit mineralogiyasını dəstəklədiyini iddia etdi, lakin nəticələr qəti deyildi. Abe və s. (2006), Itokawa'nın yansıtma spektrlərinin bir LL xondrit mineralogiyası və Okada et al. (2006) rentgen məlumatlarının, LL və ya L xondrit mineralogiyası olan Itokawa ilə uyğun gəldiyini iddia etdi. Hayabusa nümunəsi qayıtmadan, qəti şəkildə Itokawa & # x27s səth mineralogiyasını bilmək mümkün olmazdı. Yansıtma spektrləri əldə edən, lakin bir kometa qarşılaşması üçün dizayn edilmiş alətlər səbəbiylə heç bir geokimyəvi məlumat əldə etməyən Lutetia'nın Rosetta & # x27s flyby, heç bir səth mineralogiyası üçün qəti şəkildə mübahisə edə bilmədi (Coradini et al., 2011 Sierks et al., 2011) heç bir xarakterik udma zolağının olmaması səbəbindən. Vesta ətrafında dövrə vuran və Ceresin ətrafında dövr edəcək Şəfəq, kimyəvi məlumat əldə etmək üçün alətlərə (qamma şüası / neytron detektoru) sahibdir və görünən və infraqırmızı spektrometrdə güclü əmmə lentləri olan və # x27s dalğa boyu diapazonlarını müşahidə edəcəkdir (

Növbəti addım OSIRIS-REx nümunəsi B tipli asteroidə (101955) 1999 RQ qayıtmaq missiyasıdır36 (Clark et al., 2011). Bu cəsəd, olduqca aşağı görmə albedosu (Emery et al., 2010) və görünən və infraqırmızı yaxınlıqdakı mavi spektral yamacına görə, maqnit baxımından zəngin mineralogiyaya bənzər ibtidai (məhdud istilik dərəcəsi) görünür. CI xondritlərinə. NEA 1999 RQ36 yer üzündə həyatı səpmiş ola bilən təmiz orqanik materialdan nümunə götürmək üçün mükəmməl bir hədəf kimi görünür. OSIRIS-REx 2016-cı ildə işə başlayacaq və 2023-cü ildə bir nümunə ilə yenidən Dünyaya qayıdır.

Yer əsaslı spektroskopiya və yerüstü (məsələn, SDSS) və kosmik (məsələn, Hubble Teleskopu, NEOWISE) fotometriyası asteroid mineralogiyalarını müəyyənləşdirməyə çalışmaq üçün onurğa sütunu olacaqdır, çünki ən yaxşı zamanlarda yalnız bir neçə cisim olacaqdır. yaxın gələcəkdə birbaşa nümunə götürülmüşdür. Hər meteorit tipinin əsas kəmərdə inandırıcı ana cisimləri vardır ( Cədvəl 2 ). Bir neçə fərqli taksonomik növə nümunə qayıtma missiyası bu postulyasiya edilmiş əlaqələrin çoxunu təsdiqləyəcək və ya təkzib edəcəkdir. E tiplərinin aubrit mineralogiyası varmı? V tiplərinin əksər HED-lərə oxşar mineralogiyaları və oksigen izotopik tərkibi varmı? Yüksək radar albedo M tiplərinin dəmir meteoritlərə bənzər tərkibi varmı və ya səthlərində xeyli miqdarda silikat var? Bəzi M tiplərinin Ch, CB və enstatit xondritlərinə oxşar mineralogiyaları varmı? Ch tiplərinin CM xondritlərinə oxşar mineralogiyaları varmı? D-, P- və T tipləri orqanik baxımdan zəngindirmi? Məsələn, ibtidai akondritik üreilitlərin S tipləri arasında (məsələn, Gaffey və digərləri, 1993) mövcud olduğu düşünülürdü, lakin 2008 TC-dən nümunələrin toplanması.3 (Jenniskens et al., 2009), Cloutis and Hudon (2004) tərəfindən təklif edildiyi kimi, ü komplekslərinin C kompleksi cisimlər arasında olduğunu göstərdi. Hal-hazırda NEA-dan nümunələr götürmək mümkündür, lakin demək olar ki, hər taksonomik tip NEA populyasiyasında təmsil olunduğundan bu ciddi bir problem deyil (Binzel və s., 2004b).

Cədvəl 2. Hər meteorit növü üçün ən yaxşı taksonomik sinif analoqu

YazınDüşmə faiziƏn yaxşı taksonomik sinif analogları
L36.7Q tipi (məsələn, Binzel və digərləri, 2004b), S kompleksi (məsələn, Gaffey və digərləri, 1993)
H33.8Q tipi (məsələn, Binzel və digərləri, 2004b), S kompleksi (məsələn, Gaffey və digərləri, 1993)
LL8.1Q tipi (məs., Binzel və s., 2004b), S kompleksi (məsələn, Nakamura və s., 2011)
HED5.9V tipi (məsələn, Consolmagno və Drake, 1977 McCord et al., 1970)
Dəmir4.7M tipi (məs., Cloutis et al., 1990 Shepard et al., 2010)
SANTİMETR1.5C kompleksi (məsələn, Burbine, 1998 Cloutis et al., 2011b Vilas and Gaffey, 1989)
L / LL1.1Q tipi (məsələn, Binzel və digərləri, 2004b), S kompleksi (məsələn, Gaffey və digərləri, 1993)
Aubrit0.9E tipi (məsələn, Clark et al., 2004a Zellner, 1975 Zellner et al., 1977)
EH0.9M tipi (məs., Çapman və Salisbury, 1973 Shepard və digərləri, 2010)
EL0.8M tipi (məsələn, Gaffey və McCord, 1978 Shepard et al., 2010)
CV0.7K tipi (məsələn, Bell, 1988 Burbine et al., 2001a)
Mezosiderit0.7M tipi (məsələn, Shepard və digərləri, 2010), S kompleksi (Gaffey və digərləri, 1993)
CO0.6K tipi (məsələn, Bell, 1988 Clark et al., 2009)
Üreilit0.6C-kompleksi (məsələn, Jenniskens et al., 2009), S tipi (Gaffey və digərləri, 1993)
CI0.5C kompleksi (məsələn, Cloutis et al., 2011a Johnson and Fanale, 1973)
Martian0.5Mars (məsələn, Bogard və Johnson, 1983)
Palazit0.4A tipi (məsələn, Cruikshank və Hartmann, 1984 Sunshine et al., 2007)
C2 qruplaşdırılmamışdır0.3D tipi (məsələn, Hiroi et al., 2001b), T tipi (Hiroi and Hasegawa, 2003)
CR0.3C kompleksi (məsələn, Hiroi et al., 1996 Sato et al., 1997)
H / L0.3Q tipi (məsələn, Binzel və digərləri, 2004b), S kompleksi (məsələn, Gaffey və digərləri, 1993)
Akapulkoit / lodranit0.2S-kompleksi (məsələn, Gaffey et al., 1993)
CK0.2K tipi (məsələn, Clark et al., 2009 Cloutis et al., 2012b)
Angrite0.1S kompleksi (məsələn, Rivkin və digərləri, 2007)
C3 qruplaşdırılmamışdır0.1K tipi (məsələn, Clark et al., 2009)
CB0.1M tipi (məsələn, Shepard et al., 2010)
K0.1C kompleksi (məsələn, Gaffey, 1980)
R0.1A tipi (məsələn, Sunshine et al., 2007)
Winonaite0.1S-kompleksi (məsələn, Gaffey et al., 1993)
BrachinitBütün tapıntılarA tipi (məsələn, Cruikshank və Hartmann, 1984 Sunshine et al., 2007)
CHBütün tapıntılarM tipi (məsələn, Shepard et al., 2010)
AyBütün tapıntılarAy (məs., Marvin, 1983)

Düşmə faizləri Meteoritical Bülleten Verilənlər Bazasından (2012) təsnif edilmiş meteoritlər üçün məlumatlar istifadə edərək hesablanır.


Spektroskopiya astronomlar üçün niyə vacibdir?

Spektroskopiya astronomlara bir obyektin tərkibini, temperaturunu, sıxlığını və hərəkətini təyin etməyə kömək edir.

İnfraqırmızı spektroskopiya obyektdəki atomları və molekulları müəyyənləşdirməyə kömək edir.

Spektral bir xəttdəki qırmızı sürüşmə və ya mavi sürüşmə (Doppler təsiri) cismin Yerdən nə qədər sürətlə geri çəkildiyini və ya ona tərəf yaxınlaşdığını izah edir.

Doppler növbəsi astronomların ekstra günəş planetlərini kəşf etmələrini təmin edir.

Bir planet öz ulduzunun ətrafında döndüyündə, ulduz növbə ilə bizdən uzaqlaşır və ya bizə doğru irəliləyir.

Astronomlar, ulduzun sürətini və üzərində dayanan planetin kütləsini hesablamaq üçün Doppler növbələrindən istifadə edə bilərlər.

Daha isti bir mühitdəki atomlar, daha yüksək enerji vəziyyətlərinə heyecanlanırlar. Onların emissiyaları daha yüksək enerji səviyyələrindən başlayır. Bu, astronomlara obyektin istiliyi barədə məlumat verir.

Ulduzun davamlı spektri (qara cisim şüası) onun temperaturunu və rəngini verir. Bu, astronomların kütləsini və ömrünü təxmin etmələrini təmin edir.

Aşağıdakı video, Doppler Effektinin astronomiyada istifadəsinə yaxşı bir giriş verir.


Asteroidlərin aşkarlanması

Əksər asteroidlər Günəşi Mars və Yupiterin orbitləri arasında bir pişi şəklində & quotmain kəmər & quot ilə gəzirlər, baxmayaraq ki, bir çoxu planetlər arasındakı Günəş Sistemində dolaşır. Bəziləri Yer kürəsinə yaxın orbitdədir və Yerə Yaxın Obyektlər (NEO) adlanır. NASA & # 39s missiyasının bir hissəsi bu NEO-ları tapmaq və izləmək, yer üzü üçün təhlükəli olmadıqlarına əmin olmaqdır.

Asteroidlər həm görünən, həm də infraqırmızı şəkillərdə aşkar edilə bilər, çünki ulduzlara görə səmada hərəkət edirlər. Bu AĞIL görüntüdə, bir arxeoloji qalaktikasının yanından keçərək şəkilin sağ alt hissəsində qırmızı cığır kimi bir asteroid görə bilərik. Astronomlar bu hərəkəti bir asteroid və rsquos orbitini hesablamaq üçün istifadə edə bilərlər. Bu, onun Yerə düşə biləcəyini və bu olmayana qədər nə qədər vaxtımız olduğunu müəyyənləşdirməyə imkan verir. Bu, asteroidin planetimiz üçün təhlükəli olub olmadığını yoxlayarkən ən vacib məlumatdır.

Ceres əvvəlcə oxşar orbitlərdə daha kiçik cisimlər tapılana qədər bir planet sayılırdı. Ceres indi cırtdan bir planet hesab olunur.


Spektroskopiya nədir

Astronomik spektroskopiya, astronomik obyektlərin fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri ilə məşğul olan spektroskopiyanın bir qoludur. Materialların əmilən, yayılan və ya səpələnmiş işığını ölçən bir texnikadır. Astronomiyada spektroskopiya və kəskin rolu, digərləri arasında temperatur, məsafə və yaş kimi müxtəlif ulduz obyekt və kəsik xüsusiyyətlərinin müəyyənləşdirilməsini əhatə edir. Spektroskopiya ulduzların və digər uzaq kosmik cisimlərin elektromaqnit şüalanmasını (görünən işıq, radio, infraqırmızı, ultra-bənövşəyi, rentgen və qamma şüaları) öyrənmək üçün istifadə olunur.

Kainat o qədər genişdir və məsafələr həddən artıq böyükdür ki, harada olduqlarını bilmək üçün yayılan işığı müşahidə etməkdir. Bu, astronomlara xüsusiyyətlərinin çoxunu təyin etməyə imkan verdi. Göy cisimlərinin xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün bir vasitə olaraq elektromaqnit şüalanmanın istifadəsi, astronomlara uzaqdakı cisimlər haqqında bildiklərimizin hamısını təyin etməyə imkan verdi. Ulduzların xarici hissəsi olduqca isti qazlar ehtiva edir. Bu qazlar elektromaqnit spektrinin bir hissəsində enerji yayır. Astronomlar uzaq cisimlərdən alınan işığın yaratdığı spektralı oxumaq üçün spektroskop kimi xüsusi alətlərdən istifadə edirlər.

Spektroskopiyadan istifadə edərək astronomik cisimlərin işinə İshak Nyutonun günəşi və işığı kəskinləşdirdiyi müşahidələr başladı. Daha sonra ulduzları spektr növünə görə təsnif etmək üçün spektroskopiya tətbiq olundu. Zamanla spektral xətlərin bir ulduzun istiliyi ilə əlaqəli olduğu aşkar edildi. Bir ulduzun kimyəvi tərkibinin udma xəttlərinin müayinəsindən və beləliklə bir ulduzda mövcud olan elementləri təyin etməklə müəyyənləşdirilə biləcəyi də aşkar edilmişdir. 1868-ci ildə Norman Lock adlı bir alim Günəşdəki spektral xətləri müşahidə edərək Günəşdəki Helium elementini aşkar etdi və spektrini kəsdi.

Bu gün spektroskopiya ulduzlarda bir sıra xüsusiyyətləri, o cümlədən tərkibi, yaşı, məsafəsi, parlaqlığı, kütləsi, sürəti və s. Öyrənmək üçün istifadə olunur. Astronomlar astronomlara imkan verən işığı tərkib hissələrinin rənglərinə bölən bir alət olan bir spektroskop istifadə edirlər. ulduz cisimlərinin kimyəvi və fiziki xüsusiyyətlərini əldə etmək. 1920-ci illərdə Edwin Hubble, qalaktikaların spektrlərinə baxaraq kainatın genişləndiyini aşkar etdi. 1950-ci illərdə quasar kimi tanınan cisimlərin işıq spektri aşkar edildi. Spektrin qırmızı rəngində olan udma xətləri, obyektlərin son dərəcə uzaq və nəticədə çox işıqlı olduğunu göstərir.

Astronomlar asteroidlərin və planetlərin tərkibini ana ulduzlarından əks etdikləri işığı analiz edərək öyrənirlər. Yansıyan işıq, ulduz gövdəsinin süxurlarında olan mineralların udma xəttlərini ehtiva edir. Bu şəkildə asteroidlərin əksəriyyətinin metal və silikatlardan olduğu aşkar edildi. Planetlərin udma spektral xətləri molekullar verilən dalğa uzunluqlarında işığı yandırdıqda və onları hər tərəfə təkrarladıqda əmələ gəlir. Kuyruklu ulduzların tədqiqi günəş işığından həyəcanlanan qazlar və molekulların yaratdığı emissiya xətlərinin analizini əhatə edir.


Bir esterin saflığını tapmaq üçün sənayedə infraqırmızı spektroskopiyadan necə istifadə olunur?

"Onlar" periyodik olaraq nümunənin infraqırmızı spektrini götürüb təmiz ester spektri ilə müqayisə edərdilər.

Xarici zirvələrə çirklərin olması səbəb olur.

Zirvələr bilinən çirkləri ilə üst-üstə düşsəydi, esterin saflığını hesablamaq üçün intensivliklərdən istifadə edə bilərdilər.

Yeni yol

Kompüterlərin və Fourier Transform texnologiyasının meydana gəlməsi ilə bir çox sənayenin istifadə etdiyindən şübhələnirəm diferensial infraqırmızı spektroskopiya.

Ester, ehtimal ki, fasiləsiz bir axın prosesində maşından keçir.

Dövri olaraq bir spektr alınır və təmiz esterin saxlanılan spektri rəqəmsal olaraq nümunədən çıxılır.

Bu, yalnız çirklərin spektrini saxlayır və bu, saxlanılan çirkləri verilənlər bazası ilə müqayisə edilə bilər.

Kompüter çirkləri müəyyənləşdirir və avtomatik olaraq esterin tərkibi barədə hesabat hazırlayır.


Mündəricat

Radiasiya xarakteri ölçülür

Spektroskopiya növü ölçülən fiziki kəmiyyətdən asılıdır. Normalda ölçülən kəmiyyət bir şeyin miqdarı və ya intensivliyidir.

    (Elektromaqnit Spektroskopiya) maddənin elektromaqnit şüalanması və ya işığı ilə qarşılıqlı təsirlərini əhatə edir. Ultraviyole görünən spektroskopiya nümunədir. elektron şüaları ilə qarşılıqlı əlaqəni əhatə edir. Auger spektroskopiyası, elektron şüa ilə Auger effektinin induksiyasını əhatə edir. yüklü növlərin maqnit və / və ya elektrik sahələri ilə qarşılıqlı əlaqəsini əhatə edir və kütlə spektrinə səbəb olur. "Kütlə spektroskopiyası" termini kütlə spektrometriyasının lehinə köhnəlmişdir, çünki texnika ilk növbədə ölçmə formasıdır, baxmayaraq ki müşahidə üçün spektr yaradır.

Ölçmə prosesi

Əksər spektroskopik üsullar, atomlara və ya molekullara tətbiq edilməsinə və ya tətbiq edilməməsinə görə ya atomik, ya da molekulyar olaraq fərqlənir. Bu fərqlə yanaşı, qarşılıqlı təsirlərinə görə təsnif edilə bilər:

    bir maddənin udduğu elektromaqnit spektrlərinin diapazonundan istifadə edir. Buraya atom udma spektroskopiyası və o bölgədəki infraqırmızı spektroskopiya və radio bölgədəki nüvə maqnit rezonans (NMR) spektroskopiyası kimi müxtəlif molekulyar texnika daxildir. bir maddənin şüalandığı (yaydığı) elektromaqnit spektrlərinin diapazonundan istifadə edir. Maddə əvvəlcə enerjini özünə çəkməlidir. Bu enerji lüminesans kimi sonrakı emissiyanın adını təyin edən müxtəlif mənbələrdən ola bilər. Molekulyar lüminesans metodlarına spektroflorimetriya daxildir.
  • Səpələnmə spektroskopiyası bir maddənin müəyyən dalğa boylarında, düşmə bucaqlarında və qütbləşmə bucaqlarında səpələdiyi işıq miqdarını ölçür. Səpələnmə prosesi udma / emissiya prosesindən çox daha sürətli olur. İşığın səpələnmə spektroskopiyasının ən faydalı tətbiqetmələrindən biri də Raman spektroskopiyasıdır.

Kosmosda spektroskopiya

EM spektrinin müxtəlif hissələrində spektroskopiya aparmaq niyə vacibdir? Yaxşı, bu suala bir çox cavab var. Əsasən bunun səbəbi optik pəncərənin o qədər kiçik olmasıdır ki, sadəcə bir çox hərəkəti əldən veririk! Səmanı müxtəlif dalğa boylarında apardığımız araşdırmalar Kainatda çox az optik işıq saçan, lakin infraqırmızı və ya rentgen dalğa boylarında son dərəcə parlaq bir çox cismin olduğunu göstərdi. Xüsusilə rentgen və qamma şüalarının yaradılması çox enerji tələb edir və bu spektral bölgələrdəki cisimləri müşahidə etmək Kainatdakı ən enerjili hadisələrdən bəhs edir. Optik spektrlər bizə bütün mənzərəni vermir.

Ayrıca, müxtəlif kimyəvi elementlərin spektral xətləri spektrin müxtəlif hissələrində cəmlənmişdir. Məsələn, karbon, silikon və maqnezium kimi elementlər optikdə az miqdarda, lakin ultrabənövşəyi rəngdə çoxsaylı spektral xətlərə malikdirlər. Beləliklə, bu elementlərin bolluğunu təyin etmək üçün ultrabənövşəyi spektrlərə ehtiyac var. Digər spektral bölgələrdə də eynidir.

Yalnız son 40 ildə Kainatda tamamilə yeni pəncərələrin açılmasına bənzəyən teleskopları (və spektroqrafları!) Atmosferdən yuxarı qaldırmaq bacarığımız var. Burada əsas fəaliyyət kimi spektroskopiya keçirmiş (və ya olacaq) bir çox kosmik missiyadan bəzilərini vurğulamaq. Bu təsvirlər mütləq qısadır, lakin daha ətraflı məlumat tapıla bilən veb saytlara keçidlər təqdim edirik.


Mündəricat

Optik spektrometrlər və ya Optik Emissiya Spektrometri Düzenle

Optik udma spektrometrləri Redaktə edin

Optik spektrometrlər (ümumiyyətlə sadəcə "spektrometrlər" adlanır), işığın intensivliyini dalğa uzunluğu və ya tezlik funksiyası kimi göstərir. İşığın fərqli dalğa uzunluqları bir prizmada qırılma və ya difraksiya ızgarası ilə difraksiya ilə ayrılır. Ultraviyole-görünən spektroskopiya nümunədir.

Bu spektrometrlər optik dispersiya fenomenindən istifadə edirlər. Bir mənbədən gələn işıq davamlı bir spektrdən, bir emissiya spektrindən (parlaq xətlər) və ya bir udma spektrindən (qaranlıq xətlər) ibarət ola bilər. Hər bir element spektral imzasını müşahidə olunan xətlər naxışında qoyduğu üçün spektral analiz analiz olunan obyektin tərkibini aşkar edə bilər. [1]

Optik emissiya spektrometrləri Redaktə edin

Optik emissiya spektrometrləri (tez-tez "OES və ya qığılcım boşaltma spektrometrləri" adlanır), kimyəvi tərkibini çox yüksək dəqiqliklə təyin etmək üçün metalları qiymətləndirmək üçün istifadə olunur. Bir qığılcım səthdə hissəcikləri buxarlandıran yüksək bir gərginlikdən bir plazmaya çevrilir. Daha sonra hissəciklər və ionlar fərqli xarakterik dalğa uzunluqlarında dedektorlar (fotomüəllifli borular) ilə ölçülən radiasiya yayırlar.

Elektron spektroskopiyası Düzenle

Spektroskopiyanın bəzi formaları foton enerjisindən daha çox elektron enerjisinin analizini əhatə edir. Rentgen fotoelektron spektroskopiyası buna nümunədir.

Kütlə spektrometrini düzəldin

Kütlə spektrometri, qaz fazası ionlarının kütlə ilə yük nisbətini və bolluğunu ölçərək bir nümunədə mövcud olan kimyəvi maddələrin miqdarını və növünü təyin etmək üçün istifadə olunan analitik bir cihazdır. [2]

Uçuş vaxtı spektrometrini düzəldin

Məlum kütləvi hissəciklərin enerji spektri, uçuş vaxtı spektrometrindəki iki detektor arasındakı uçuş vaxtını (və buna görə də sürəti) təyin etməklə də ölçülə bilər. Alternativ olaraq, sürət bilinərsə, kütlələr uçuş vaxtı olan bir kütlə spektrometrində təyin edilə bilər.

Maqnetik spektrometr Düzəliş edin

Sürətli yüklənmiş hissəcik (yükləndikdə) q, kütlə m) sabit bir maqnit sahəsinə daxil olur B düz açılarda, dairəvi radiuslu bir yola yönəldilmişdir rLorentz qüvvəsinə görə. İmpuls səh hissəcik daha sonra verilir

harada mv hissəcik kütləsi və sürətidir. J. K. Danisz tərəfindən icad edilən ən qədim və ən sadə maqnit spektrometrinin, yarımdairəvi spektrometrinin [3] fokuslanma prinsipi göstərilir. Sabit bir maqnit sahəsi səhifəyə dikdir. İmpulsun yüklənmiş hissəcikləri səh yarığı keçən radius dairəvi yollara yönəldilmişdir r = p / qB. Məlum oldu ki, hamısı üfüqi xətti təxminən eyni yerdə vurdular, burada bir hissəcik sayğacı yerləşdirilməlidir. Müxtəlifdir B, bu bir alfa hissəcik spektrometrindəki alfa hissəciklərin, bir beta hissəcik spektrometrindəki beta hissəciklərin, [4] hissəcik spektrometrindəki hissəciklərin (məsələn, sürətli ionların) enerji spektrini ölçməyə və ya nisbi məzmunu ölçməyə imkan verir. kütlə spektrometrindəki müxtəlif kütlələr.

Danysz dövründən bəri, yarımdairəvi tipdən daha mürəkkəb bir çox maqnit spektrometr növü hazırlanmışdır. [4]

Ümumiyyətlə, bir alətin qətnaməsi bizə iki yaxın enerjinin (və ya dalğa boylarının, ya da tezliklərin və ya kütlələrin) nə qədər yaxşı həll oluna biləcəyini izah edir. Ümumiyyətlə mexaniki yarıqlı bir alət üçün daha yüksək qətnamə daha az intensivlik deməkdir.


Spektroskopiyaya giriş: Astronomiyadan sənətə tətbiqetmələr

Astronomların sevimli bir sözü var ki, bir şəkil min sözə dəyərsə, bir spektr min şəkilə dəyər.

İki fərqli spektroskopiyanın birləşməsi Qartal Bulutsusunun bu görüntüsünü meydana gətirdi. Görüntü krediti: NASA / ESA / Herschel / PACS / SPIRE / Hill, Motte, HOBYS Açar Proqram Konsorsiumu (https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/ image_feature_2153.html)

Spektr spektroskopiya kimi tanınan elmi texnika ilə ölçülür və bu terminlə tanış olmadığınız halda, bu sizi soruşmağa məcbur edə bilər: spektroskopiya nədir? Qısa cavab budur ki, spektroskopiya işıqla maddə arasındakı qarşılıqlı əlaqənin öyrənilməsinə aiddir. Bu gün spektroskopiya sahəsi inanılmaz dərəcədə geniş və inkişaf etmişdir, yalnız astronomiya ilə deyil, həm də kimya, fizika, biologiya, ətraf mühit elmləri və hətta sənət sahələrində tətbiqetmələr!

Spektroskopiya tarixi İsaak Nyutonun bir prizmanın ağ işığı rəng kimi qəbul etdiyimiz bir neçə komponentə ayıra biləcəyini göstərdiyi 17-ci əsrə gedib çıxır. Fərqli rənglər işığın fərqli dalğa uzunluqlarına (və beləliklə enerjilərinə) uyğundur. Ümumiyyətlə, bir spektr bu dalğa uzunluğunun hər birinin intensivliyini göstərir.

Sonrakı əsrlərdə alimlər spektrləri daha dəqiqliklə ölçmək üçün bir sıra alətlər hazırladılar. Bəlkə də ən əhəmiyyətlisi, Joseph von Fraunhoferin işığın dalğa uzunluqlarını ayırmaq üçün difraksiya ızgarasını ixtirası prizma üzərində əhəmiyyətli bir irəliləyiş idi. Ancaq kvant mexanikasının spektroskopiya sahəsində inqilab etdiyi 20-ci əsrdə tədqiqatçılar üçün saysız-hesabsız spektroskopik texnika ortaya çıxdı. 20-ci əsrin ortalarında spektroskopiya sahəsi üçün inkişaf etdirilən ən əhəmiyyətli vasitələrdən biri lazerdir.

"Lazer" ifadəsi yada düşə bilər Ulduz müharibələri və ya digər populyar elmi fantastika, lazerlər hazırda qabaqcıl tədqiqatlarda hər yerdə yayılmışdır və IU-da kampusda müxtəlif növ lazerlərlə işləyən bir neçə laboratoriya var. Geniş şəkildə desək, lazerlər, əsas elm üçün inanılmaz dərəcədə faydalı olan dalğa uzunluğu da daxil olmaqla işığın bir neçə xassəsi üzərində dəqiq nəzarəti təmin edir. Bu laboratoriyalardakı lazer tətbiqləri, Stevens Laboratoriyasındakı atmosfer kimyasından tutmuş, Thielges Laboratoriyasında protein dinamikasının öyrənilməsinə qədər - burada yazdığım bir şeydir. Əvvəlki vəziyyətdə, havadakı uçucu üzvi birləşmələrin miqdarını təyin etmək üçün lazer əsaslı bir cihaz istifadə olunur. Sonuncu vəziyyətdə, bir bioloji molekulun daxili xüsusiyyətini ölçmək üçün bir lazer istifadə olunur.

Fundamental tədqiqatların yanında sənət dünyasında spektroskopiya üçün də bir rol var. Spektroskopiya sənət mühafizəçilərinə sənət əsərlərində istifadə olunan materialları qeyri-invaziv şəkildə təyin etməyə imkan verir. Raman tərəfindən aşkar edilmiş və kimyəvi infraqırmızı spektroskopiya ilə bənzərsiz kimyəvi imzalar mühafizəkarlara sənət əsərlərinin alçaldılacağını və necə olduğunu göstərir, beləliklə köhnə sənəti gələcək nəsillər üçün zövq alması üçün lazımi məlumat verir.

Spektroskopiya Mars gəzənlər tərəfindən də istifadə olunur. Bu şəkil Marsdakı bir qaya (yuxarıda) və hər dalğa boyundakı intensivliyin qayanın tərkibini göstərdiyi müvafiq spektri (aşağıda) göstərir. Spektrdə zirvələr dəmir (Fe), maqnezium (Mg) və s. Göstəricisi kimi etiketlənir. Image Kredit: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / IRAP / LPGNantes / CNRS / IAS / MSSS (https: // www. nasa.gov/jpl/msl/pia18396)

Nəhayət, mövzunu astronomiyaya qaytaraq. Bu gün astronomiya üçün istifadə olunan alətlər mürəkkəbdir, lakin yenə də prizmalarda müşahidə olunan eyni fenomeni tətbiq edirlər: bir spektrograf astronomik cismdən işığı bir çox hissəsinə ayıraraq spektr yaradır. Ulduzların, qalaktikaların və dumanlıqların kimyəvi tərkibini, ulduzlara olan məsafəni, onların istiliyini və ölçülərini təyin etmək üçün astronomik spektrlər analiz edilə bilər. Əlbətdə ki, bu yaxınlarda NASA-nın bir ulduz ətrafında Yer ölçüsündə yeddi planeti kəşf etməsi kimi yeni yaşayış potensiallı planetlərin aşkarlanması həyəcanı da spektroskopiya ilə sizə gətirildi!

Astrofizik Qarik İsrailli 2009-cu ildə bir TED müzakirəsinə bu iddia ilə başladı: “Spektroskopiya, ehtimal ki, suala cavab verə bilər:‘ orada kimsə varmı? Yalnız deyilik? & # 8217 ”Yəni yuxarıda göstərilən tətbiqetmələrə əlavə olaraq spektroskopiya bu cəlbedici suala necə cavab verə bilər? Tam TED danışığını burada oxuya və ya dinləyə bilərsən, amma mən onun dediklərini öz sözlərimlə tərk edəcəm. İsrailli deyir ki, “biz təkikmi?” Sualının cavabı atmosferdəki yer üzündə həyat üçün vacib olan eyni molekulları göstərən bir spektrdən gələcəkdir.