Absorptiometrie
Bei der am häufigsten verwendeten Spektralmethode wird die vom Instrument bereitgestellte elektromagnetische Strahlung vom Analyten absorbiert und die Absorptionsmenge gemessen. Absorption tritt auf, wenn ein Quantum elektromagnetischer Strahlung, bekannt als Photon, auf ein Molekül trifft und es in einen angeregten (hochenergetischen) Zustand versetzt. Die Intensität (d.h., die Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung, die über eine Flächeneinheit pro Zeiteinheit übertragen wird) der einfallenden Strahlung nimmt mit dem Durchgang durch die Probe ab. Die Techniken, die Absorption messen, um eine Probe durchzuführen, sind absorptiometry oder Absorptionsspektrofotometrie.
Normalerweise wird die Absorptiometrie in Abhängigkeit von der Energie oder dem Wellenlängenbereich der einfallenden Strahlung in Kategorien unterteilt. In der Reihenfolge der zunehmend energiereichen Strahlung sind die Arten der Absorptiometrie Radiowellenabsorptiometrie (Kernspinresonanzspektrometrie genannt), Mikrowellenabsorptiometrie (einschließlich Elektronenspinresonanzspektrometrie), thermische Absorptiometrie (thermische Analyse), Infrarotabsorptiometrie, ultraviolett-sichtbare Absorptiometrie und Röntgenabsorptiometrie. Die Instrumente, die die Strahlung liefern und messen, variieren von einem Spektralbereich zum anderen, aber ihre Funktionsprinzipien sind die gleichen. Jedes Instrument besteht aus mindestens drei wesentlichen Komponenten: (1) eine Quelle elektromagnetischer Strahlung in der richtigen Energieregion, (2) eine Zelle, die für die Strahlung transparent ist und die Probe enthalten kann, und (3) einen Detektor, der die Intensität der Strahlung genau messen kann, nachdem sie die Zelle und die Probe passiert hat.
Im Wesentlichen nimmt die Menge der absorbierten Strahlung mit der Konzentration des Analyten und mit der Entfernung durch den Analyten zu, die die Strahlung zurücklegen muss (die Zellweglänge). Wenn Strahlung in der Probe absorbiert wird, nimmt die Intensität des Strahlungsstrahls ab. Durch Messung der verminderten Intensität durch eine Zelle mit fester Weglänge, die die Probe enthält, ist es möglich, die Konzentration der Probe zu bestimmen. Da verschiedene Substanzen bei unterschiedlichen Wellenlängen (oder Energien) absorbieren, müssen die Instrumente in der Lage sein, die Wellenlänge der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zu steuern. Bei den meisten Instrumenten wird dies mit einem Monochromator erreicht. In anderen Instrumenten erfolgt dies durch Verwendung von Strahlungsfiltern oder durch Verwendung von Quellen, die Strahlung innerhalb eines engen Wellenlängenbandes emittieren.
Da die Wellenlänge, bei der Substanzen Strahlung absorbieren, von ihrer chemischen Zusammensetzung abhängt, kann die Absorptiometrie auch für die qualitative Analyse verwendet werden. Der Analyt wird in die Zelle gegeben, und die Wellenlänge der einfallenden Strahlung wird in einem Spektralbereich abgetastet, während die Absorption gemessen wird. Das resultierende Diagramm der Strahlungsintensität oder Absorption als Funktion der Wellenlänge oder Energie der einfallenden Strahlung ist ein Spektrum. Die Wellenlängen, bei denen Peaks beobachtet werden, werden verwendet, um Komponenten des Analyten zu identifizieren.