اسپكتروسكوپ

اسپكتروسكوپ (طیف سنج)

طیف‌سنجی خود به عنوان مطالعه بر هم کنش بین نور و ماده تعریف می‌ شود. از لحاظ تاریخی به شاخه ‌ای از علم باز می ‌گردد که برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی از نور مریی استفاده می‌ شد و در حال حاضر به عنوان یک تکنیک جدید برای بسیاری از تابش‌ ها با طول موج های متفاوت به کار برده می ‌شود. برای این منظور از دستگاهی به نام « اسپكتروسكوپ » استفاده می کنند.

اسپكتروسكوپ (spectroscope) ، دستگاهی است كه برای مشاهده و بررسی طیف های هر نوع چشمه نور و طول موج های جذب شده مورد استفاده قرار می‌ گیرد و اساس كار آن تجزیه رنگ های متفاوت است و دارای انواع مختلفی می باشد : راستا نما ، دو منشوری ، مقایسه‌ ای و ... .

به طور کلی این دستگاه بر اساس تجزیه و شکست نور در منشور ساخته شده است. با تابش اشعه نور سفید بر منشور ، رنگ ها جدا می شوند و به شکل طیف رنگی نمایان می گردند.

طیف (Specter) یا بیناب عبارت است از تعداد خطوط یا نوارهایی باریک و یا گسترده رنگی که به ترتیب معین و مشخص در کنار یکدیگر بر پرده طیف نما ظاهر می شوند. هنگامی که نور از سنگی عبور کرده يا از سطح آن انعكاس پيدا كند ، در اين دستگاه به صورت طيف هایی رنگی ديده شده و طول موج هایی كه جذب سنگ شده اند ، به صورت يک سری خطوط نازک يا پهن تيره ديده می شوند. اين خطوط نقشی را ایجاد می کنند كه به آن ها طيف های جذبی گفته می شود و در شناسايی سنگ ها بسيار مهم می باشند. 

اسپكتروسكوپ متشکل از 4 قسمت می باشد که عبارتند از : كولیماتور ، منشور ، دوربین ، میكرومتر

• لوله موازی كننده یا كولیماتور (Collimator)

در این قسمت ، چشمه نور مقابل شکافی که در کانون اصلی یک عدسی محدب است ، قرار دارد. این شکاف باید باریک باشد تا طیفی مشخص که در آن تجزیه رنگ ها به دقت صورت گرفته است ، تولید شود. بدین منظور در کنار شکاف ، پیچی تعبیه شده که می‌ توان عرض آن ها را کم و زیاد کرد تا زمانی که طیف مطلوب بدست آید.
از آنجایی که شکاف در کانون عدسی واقع است، نور پس از عبور از عدسی ، بطور موازی از لوله کولیماتور خارج خواهد شد.

• منشور

جنس این منشور از شیشه کراون (Crown glass) با ضریب شکست 1.53 می باشد. (از شیشه معمولی نیز می توان استفاده کرد منتهی این شیشه اشعه ماورا بنفش را از خود عبور نمی دهد.) منشور اسپکتروسکوپ منشوری مثلث‌ القاعده ( سه پهلو) بوده که زاویه راس آن معمولا 60 درجه می باشد. نور موازی خارج شده از كولیماتور در راه خود به منشور برخورد می‌كند. دسته پرتو نور ضمن گذشتن از منشور به طرف قسمت ضخیم آن شكسته می‌شود (شكست نور). میزان شكست برای نور بنفش بیشتر و برای نور قرمز كمتر است. به همین سبب نور قرمز در بالا ، نور بنفش در پایین و بقیه رنگ ها بین این دو رنگ دیده می ‌شوند.

• دوربین

نور پس از شکست و تجزیه در منشور به صورت دسته پرتو های موازی و رنگین جداگانه در می‌ آید که پس از شکست در یک عدسی همگرای محدب در سطح کانونی آن جمع شده و روی هم طیفی را تشکیل می‌ دهد که می ‌توان بوسیله ذره ‌بین ، طیف را بزرگتر از آنچه که هست نشان داد و یا این که طیف را بر روی پرده سفیدی تشکیل داد.

• میكرومتر (Micrometer)

برای تقسیم بندی مشخص طیف از میكرومتر استفاده می‌ شود که خود شامل عدسی همگرا ، شیشه مدرج و منبع نور می باشد.
شیشه مدرج در كانون عدسی همگرا قرار دارد. پس از روشن شدن منبع روشنایی تصویر درجات پس از عبور از عدسی بر روی سطح منشور منعكس و به گونه‌ ای روی طیف منطبق می‌گردد كه رنگ قرمز و بنفش بر روی درجات مربوط قرار گیرند. به همین سبب برای جابجایی تصویر درجه بندی از بالا به پایین یا از راست به چپ روی لوله میكرومتر چند پیچ تعبیه شده كه به كمک آن ها می ‌توان تصویر درجه بندی را به طور واضح تنظیم كرد.

از خصوصیات مهم اسپكتروسكوپ نسبت به دستگاه های دیگر گوهرشناسی اين است كه می توان از آن برای شناسایی سنگ های طبيعی (Natural) ، مصنوعی (Synthetic) ، بهسازی شده (Enhanced) ، شفاف (Transparent) ، کدر (Opaque) ، صيقل خورده (Polished) و صيقل نخورده (Unpolished) ، خارج از محدوده رفرکتومتر (Over The Limit) ، سنگ سواره (Mounted) ، پياده (Loose) استفاده کرد.
به عنوان مثال با اين دستگاه به راحتی می توان شیشه قرمز را از یاقوت سرخ طبیعی یا ترکیبی شناسایی کرد. با این حال اسپکتروسکوپ نمی تواند سنگ های قیمتی را از همتایان ترکیبی تفکیک کند.