Spektralanalyse

Spektralanalyse ist eine Methode zur Untersuchung der Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von Materie durch die Analyse des Spektrums elektromagnetischer Strahlung, die von ihr ausgeht, absorbiert wird oder gestreut wird. Die im Spektrum beobachteten Linien, Banden oder Kontinua sind charakteristisch für bestimmte Elemente oder Moleküle und ermöglichen sowohl qualitative als auch quantitative Aussagen.

Zu den Hauptformen gehören Emissionsspektroskopie (z. B. Flammen-, Plasma- oder Glühentladungsspektroskopie), Absorptionsspektroskopie (UV-Vis, Atomabsorptionsspektroskopie, Fotometrie) sowie Molekülspektroskopie wie Raman- und Infrarotspektroskopie. Die Messung erfolgt mit dispersiven Spektrometern oder Fourier-Transform-Spektrometern; die Auswertung umfasst Kalibrierung, Linienzuordnung und Quantifizierung. Von zentraler Bedeutung sind Auflösung, Empfindlichkeit, Störquellen und die richtige Modellierung der Probenmatrix.

Anwendungen finden sich in der Chemie, Analytik und Umweltüberwachung, in der Materialwissenschaft sowie in der Astronomie. In der Astronomie liefern Spektren Informationen über chemische Zusammensetzung, Temperatur, Dichte und Bewegungen von Himmelskörpern, wobei Doppler- oder Rotverschiebungen Rückschlüsse auf Geschwindigkeit und Entfernung ermöglichen. In der Laboranalyse dient die Spektralanalyse der Bestimmung von Elementen und Molekülen in Proben, oft auch in Spurenkonzentrationen.

Die Methode entwickelte sich im 19. Jahrhundert aus den Arbeiten von Fraunhofer, Kirchhoff und Bunsen, die dunkle Linien im Sonnenspektrum und deren Zusammenhang mit Elementen entdeckten. Seitdem hat sich Spektralanalyse zu einer vielseitigen, hochspezialisierten Technik mit zahlreichen Varianten entwickelt, die in Wissenschaft und Technik weit verbreitet ist.