Ein Flammenspektrophotometer, auch bekannt als Atomemissionsspektrophotometer, ist ein Gerät zur Messung von Licht, das mit Atomen wechselwirkt oder von diesen emittiert wird, um die chemische Zusammensetzung von Substanzen zu bestimmen. Lichtwellen werden entweder gemessen, wenn sie von einem Atom absorbiert werden, während es ihm Energie hinzufügt und Elektronen in eine Hülle mit höherer Energie drückt, oder es wird Licht gemessen, das emittiert wird, wenn diese angeregten Elektronen in eine Hülle mit niedrigerer Energie zurückkehren. Spektroskopie kann verwendet werden, um die Menge der Elemente zu bestimmen, die in praktisch jeder Substanz vorhanden sind, aber sie funktioniert am besten für Metalle wie Natrium, Kalium und Kupfer. Dies liegt daran, dass Metalle bei einer Flammenspektrophotometeranalyse bei einer niedrigen Temperatur leicht in höhere Energiezustände angeregt werden.
Ein Atomabsorptionsspektrometer arbeitet nur mit sichtbarem Licht. Ein Flammenspektrophotometer kann jedoch ein Atom mit ultraviolettem Licht beschießen, wenn Fluoreszenzspektroskopie verwendet wird, um auch atomare Zusammensetzungen zu untersuchen. Diese Lichtwellenlängen können direkt mit Änderungen der Energiezustände der Außenhüllenelektronen in Atomen korreliert werden. Andere Arten der Spektroskopie, wie zum Beispiel die Untersuchung von Röntgenemissionen, werden verwendet, um Änderungen der Energiezustände von Elektronen in den inneren Energieschalen atomarer Strukturen zu untersuchen. Molekulare Verbindungen weisen auch unter den beteiligten Atomen einzigartige Rotationszustände auf, die für ihre Untersuchung zu spektroskopischen Emissionen in den Mikrowellenbändern führen.
Die Lichtintensität in einem Flammenspektrophotometer hängt direkt davon ab, wie viel von einem Element in einer Probe vorhanden ist. Emissionsfarben oder Spektrallinien sind so deutlich, dass Elemente leicht voneinander unterschieden werden können. Das Verfahren, das ein Flammenspektrophotometer für Elementarproben verwendet, gilt als so präzise, dass es Mengen eines Elements bis hinunter zu Teilen pro Million in einer Probe messen kann.
Es wird davon ausgegangen, dass Geräte, die für die Flammenspektrophotometeranalyse ausgelegt sind, auf relativ einfachen Instrumenten aufgebaut sind. Die zur atomaren Anregung erforderliche Temperatur ist jedoch hoch und wird normalerweise durch Verbrennen von Acetylen oder Propan auf 3,632 bis 5,432 ° Fahrenheit (2,000 bis 3,000° Celsius) erreicht. Das von der Probe emittierte Licht wird zur Analyse durch optische Filter geleitet. Es wird auch so kanalisiert, dass es auf einen Photomultiplier-Detektor trifft, der es in ein elektrisches Signal umwandelt, um die Lichtintensität für Elementkonzentrationsmessungen aufzuzeichnen.
Spektralphotometer sind weit verbreitete Laborgeräte, die in der klinischen Forschung oder zur Bestimmung von Metallen in Umweltproben eingesetzt werden. Ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie eine genaue Kalibrierung mit etablierten Proben erfordern, um zuverlässige Messwerte zu erhalten, insbesondere bei komplizierten Probenmischungen. Die Geschichte des Verfahrens der Spektroskopie lässt sich bis in die Linsenforschung des Aristophanes im Jahr 423 v. Chr. zurückverfolgen. Erst im 1800. Jahrhundert wurde das Grundgesetz der Atomabsorption quantifiziert und ermöglichte den Bau von Maschinen, die auf dem Flammenspektrophotometer-Effekt basieren, der besagt, dass Materie Licht mit der gleichen Wellenlänge absorbiert, die sie emittiert.