Ein Spektrophotometer ist ein Photometer, das die Zusammensetzung von Stoffen erfasst. Dies geschieht, indem Licht durch eine Substanz geleitet wird und die Vorher-Nachher-Wellenlängeneigenschaften verglichen werden. Typischerweise projiziert ein Einstrahl-Spektrophotometer einen Strahl sichtbaren Lichts im nahen Ultraviolett (UV) oder im nahen Infrarot (IR) durch Flüssigkeiten, Feststoffe und Gase, um Strahlabsorption und Intensitätsänderungen zu analysieren. Ein Doppelstrahlgerät vergleicht den Prüfstrahl mit einem zweiten Referenzstrahl und wird oft als einfachere und stabilere Verbesserung der Technologie angesehen. Die Single-Beam-Variante bietet jedoch gewisse Vorteile; Dazu gehören ein einfacheres, kompakteres Design, ein größerer Dynamikbereich und eine größere Vielseitigkeit.
Das Gerät ähnelt oft einem Desktop-Drucker und wird in Industrien und Wissenschaften eingesetzt. In typischen Spektralfotometern emittiert Licht von einer Quelle wie einem Wolframfaden, einer Leuchtdiode oder einem Xenonbogen, abhängig von den erforderlichen spektralen Eigenschaften. Der Strahl trifft auf ein Gitter, wo er reflektiert und in eine andere Richtung zerstreut wird. Dieser durchläuft eine Öffnung und dann die betreffende Substanz.
Ein elektronischer Lichtdetektor erfasst den gebeugten Strahl. Die Lichtenergie wird in elektrische Energie umgewandelt und die daraus resultierenden Spannungsschwankungen am Computer analysiert. Computersoftware übersetzt dann die spektralen Wellenlängeneigenschaften. Mit einem Einstrahl-Spektrophotometer werden die resultierenden Spektraleigenschaften mit dem ursprünglichen Strahl verglichen, wobei Änderungen und Diskrepanzen erkannt werden. Dies ermöglicht es dem Gerät, die Zusammensetzung des Stoffes zu bewerten.
Für Analysen des UV-sichtbaren Lichtbereichs reicht in der Regel ein Einstrahl-Spektrophotometer aus. Formeln können auf auswählbare Einzelwellenlängenabsorptionen angewendet werden, um bei der Berechnung und Ableitung von Zusammensetzungen zu helfen. Bei Verwendung einer festen oder kontinuierlichen Lichtquelle können sich diese Geräte auf einfache Festkörperdiodenemitter und -detektoren verlassen, um Strahlen konsistent für wiederholbare Prozesse anzuwenden.
Weniger Komponenten bedeuten, dass Einzelstrahlgeräte kostengünstiger in der Anschaffung oder im Betrieb sind. Sie sind weniger komplex und können daher zu weniger betrieblichen Inkonsistenzen führen. Software hilft bei der Analyse und Darstellung der resultierenden Diagramme; Die Ausrüstung ist in der Lage, schnelle Absorptionsberechnungen und Basislinienkorrekturen von Daten durchzuführen.
Moderne Geräte können Substanzen aus Tausenden von gespeicherten Referenzspektren bestimmen. Kompakte Geräte können leichter für den Feldeinsatz und für Anwendungen vor Ort transportiert werden, beispielsweise zur Überwachung der CO2-Konzentration in Gewächshäusern. Erhältlich in einer Vielzahl von Formen und Größen, erfordern Einstrahl-Spektrophotometer-Ausrüstung weniger Präzision als Zweistrahl-Typen und ist nicht so empfindlich gegenüber Komponentenfehlern und internen Staubablagerungen. Es durchläuft auch keine zusätzlichen Längen von rekombinierenden Doppelstrahlen zur Detektion.
Mit weniger beweglichen Teilen, die verschleißen oder aus der Ausrichtung geraten, ist das Einstrahl-Spektrophotometer auf erhöhte Stabilität und Zuverlässigkeit ausgelegt. Technische Innovationen und Techniken schmälern den Vorteil von Doppelstrahlmodellen gegenüber diesem Typ. Zusätzliche Entwicklungen in der Elektronik und Lampentechnologien führen zu konsistenteren Einzelstrahlmessungen. Regelmäßige Kalibrierungen und eine ordnungsgemäße Gerätewartung können sicherstellen, dass der Fingerabdruck der Spektralkurve einer Substanz mit einem einzigen Strahl zuverlässig erfasst werden kann.