分光計
XPS分光計

分光計（/ s p ɛ k ˈ t r ɒ m ɪ t ər / ）は、物理現象のスペクトル成分を分離して測定するために使用される科学機器です。分光計は、スペクトル成分が何らかの形で混合されている現象の連続的な変数を測定する機器を表すためによく使用される広い用語です。可視光では、分光計は白色光を分離し、スペクトルと呼ばれる個々の狭い色の帯を測定できます。質量分析計は、気体中に存在する原子または分子の質量のスペクトルを測定します。最初の分光計は、光をさまざまな色の配列に分割するために使用されました。分光計は、物理学、天文学、化学の初期の研究で開発されました。化学組成を決定する分光法の機能は、その進歩を促し、現在も主要な用途の1つとなっています。分光計は、星や惑星の化学組成を分析するために天文学で使用され、分光計は宇宙の起源に関するデータを収集します。

分光計の例としては、粒子、原子、分子を質量、運動量、エネルギーによって分離する装置があります。これらのタイプの分光計は、化学分析や素粒子物理学で使用されます。[ 1 ]

分光計の種類

光学分光計または発光分光計

電磁スペクトルの紫外線、可視光線、近赤外線部分で重水素ランプから放出される光のスペクトル。

光吸収分光計

特に、光学分光計（単に「分光計」と呼ばれることが多い）は、光の強度を波長または周波数の関数として表示します。異なる波長の光は、プリズムによる屈折、または回折格子による回折によって分離されます。紫外可視分光法はその一例です。

これらの分光計は、光分散現象を利用しています。光源から発せられる光は、連続スペクトル、発光スペクトル（明るい線）、または吸収スペクトル（暗い線）のいずれかで構成されます。各元素は観測される線のパターンにスペクトル特性を残すため、スペクトル分析によって分析対象物の組成を明らかにすることができます。[ 2 ]

入射光パワーの測定用に校正された分光計は分光放射計と呼ばれます。[ 3 ]

発光分光計

発光分光計（OESまたはスパーク放電分光計とも呼ばれる）は、金属の化学組成を非常に高精度に測定するために使用されます。表面に高電圧を印加することでスパークが発生させ、粒子をプラズマへと蒸発させます。粒子とイオンは放射状の放射線を放出し、検出器（光電子増倍管）によって異なる波長で測定されます。[ 4 ]

磁気共鳴分光法

陽子、電子、そして他の多くの原子核は正味の磁気モーメントを持っているため、外部磁場と相互作用します。これは高分解能液体核磁気共鳴分光法に利用することができ、原子核特有の磁気環境が周囲の電子に応じて変化し、試料の化学組成に関する情報が得られます。同様に、不対電子は磁場と相互作用し、電子常磁性共鳴法が用いられます。

電子分光法

分光法のいくつかの形態では、光子エネルギーではなく電子エネルギーを分析する。X線光電子分光法はその一例である。[ 5 ]

質量分析計

質量分析計は、質量電荷比と気相イオンの存在量を測定して、サンプル中に存在する化学物質の量と種類を特定するために使用される分析機器です。[ 6 ]

飛行時間型分光計

質量既知の粒子のエネルギースペクトルは、飛行時間型分光計を用いて2つの検出器間の飛行時間（ひいては速度）を測定することで測定することもできます。また、粒子のエネルギーが既知であれば、飛行時間型質量分析計を用いて質量を測定することもできます。

磁気分光計

ローレンツ力Fの影響を受けて円運動する正電荷粒子

高速荷電粒子（電荷q、質量m）が一定磁場Bに直角に進入すると、ローレンツ力によって半径rの円軌道を描くように偏向される。このとき、粒子の 運動量pは次のように表される。

p＝メートルv＝qBr{\displaystyle p=mv=qBr}、
磁気半円形分光計の焦点

ここで、mとv は粒子の質量と速度である。[ 7 ]最も古く単純な磁気分光計である、JK Danisz によって発明された半円形分光計[ 8 ] [ 9 ]の集束原理を左側に示します。一定の磁場がページに対して垂直です。スリットを通過する運動量pの荷電粒子は、半径r = p/qBの円形の経路に偏向します。それらはすべて、ほぼ同じ場所、つまり焦点で水平線に当たることがわかります。ここに粒子カウンタを配置する必要があります。Bを変化させることで、アルファ粒子分光計ではアルファ粒子のエネルギースペクトルを、ベータ粒子分光計ではベータ粒子のエネルギースペクトルを、[ 10 ]粒子分光計では粒子（高速イオンなど）のエネルギースペクトルを、または質量分析計ではさまざまな質量の相対的な含有量を測定することができます。

ダニスの時代以来、半円形タイプよりも複雑な多くのタイプの磁気分光計が考案されました。[ 10 ]

解決

一般的に、機器の分解能は、近接する2つのエネルギー（または波長、周波数、質量）をどれだけ正確に分離できるかを示します。一般的に、機械式スリットを備えた機器の場合、分解能が高いほど強度は低くなります。[ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^ "Web of Science" . www.webofscience.com . 2024年11月17日閲覧。
  2. ^オープンアクセスアイコン OpenStax、天文学。オープンスタックス。 2016 年 10 月 13 日。< http://cnx.org/content/col11992/latest/ >
  3. ^ Schneider, T.; Young, R.; Bergen, T.; Dam-Hansen, C.; Goodman, T.; Jordan, W.; Lee, D.-H; Okura, T.; Sperfeld, P.; Thorseth, A; Zong, Y. (2022). CIE 250:2022 Spectroradiometric Measurement of Optical Radiation Sources . Vienna: CIE - International Commission on Illumination. ISBN 978-3-902842-23-7。
  4. ^ Yang, Jiahui; Luo, Yijing; Su, Yubin; Li, Yuanyuan; Lin, Yao; Zheng, Chengbin (2022年8月). 「魚油中の水銀のスペシエーション分析のための、液液抽出と3Dプリントマイクロプラズマ発光分光計の直接結合」. Microchemical Journal . 179 107569. doi : 10.1016/j.microc.2022.107569 .
  5. ^ Gale, WF; Totemeier, TC編 (2004). 「金属材料のX線分析」Smithells Metals Reference Book . doi : 10.1016/B978-075067509-3/50007-5 . ISBN 978-0-7506-7509-3。
  6. ^ IUPAC ,化学用語集、第5版（「ゴールドブック」）（2025年）。オンライン版：（2006年以降）「質量分析計」。doi：10.1351/goldbook.M03732
  7. ^ Aguilar, M.; et al. (2021年2月). 「国際宇宙ステーションのアルファ磁気分光計（AMS）：パートII — 最初の7年間の成果」. Physics Reports . 894 : 1– 116. Bibcode : 2021PhR...894....1A . doi : 10.1016/j.physrep.2020.09.003 . hdl : 10281/287394 .
  8. ^ Danysz、J. (1912)。 「シュール・レ・レーヨン・β・ドゥ・ラ・ファミーユ・デュ・ラディウム」。ル・ラディウム。9 (1): 1–5 . doi : 10.1051/radium:01912009010100。
  9. ^ジャン・ダニシュ (1913). 「シュール・レ・レーヨン・β・デ・ラジウムB、C、D、E」。ル・ラディウム。10 (1): 4–6 .土井: 10.1051/radium:019130010010401。
  10. ^ a bジークバーン、カイ（1965年）『アルファ線・ベータ線・ガンマ線分光法』ノースホランド出版社。ISBN 978-0-444-10695-7。
  11. ^ "Web of Science" . www.webofscience.com . 2024年11月17日閲覧。
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