Spektroskopie

Spektroskopie ist die Wissenschaft von Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie, bei der Spektren aufgezeichnet werden. Licht kann absorbiert, emittiert oder gestreut werden, wodurch charakteristische Muster entstehen. Diese Muster liefern Informationen über chemische Zusammensetzung, Struktur, Zustände und energetische Übergänge von Molekülen oder Atomen.

Zu den Hauptformen gehören Absorptionsspektroskopie (z. B. UV-Vis, Infrarot), Emissionsspektroskopie (Flammen- oder Plasmaspektroskopie), Fluoreszenz- und Phosphoreszenzspektroskopie sowie Raman-Spektroskopie. Das Beer-Lambert-Gesetz ermöglicht aus der Absorption quantitative Aussagen; FT-IR und UV-Vis liefern oft funktionelle und elektronische Informationen, Raman spezifische vibronische Übergänge.

Der Messaufbau umfasst Lichtquelle, Probenanordnung, Spektrometer oder Monochromator, Detektor und Datenverarbeitung. Typische Detektoren sind Photomultiplier, CCD- oder InGaAs-Arrays. Je nach Methode variiert der Messbereich, die Auflösung und die Probenvorbereitung erheblich.

Anwendungen finden sich in der chemischen Analytik, Umweltüberwachung, Materialwissenschaft, Biologie, Medizin und Astronomie. Die Technik ermöglicht qualitative und quantitative Bestimmungen, Strukturaufklärung und Überwachung von Prozessen. Typische Einschränkungen sind Überlagerung von Signalen, Kalibrierungsbedarf und Matrixeffekte.

Historisch entstand die Spektroskopie im 19. Jahrhundert durch Kirchhoff und Bunsen, die Spektren zur Elementidentifikation nutzten. Wichtige Entwicklungen umfassen Raman-Spektroskopie (1928) sowie die Einführung der FT-IR-Spektroskopie und moderner Detektoren, die Spektroskopie zu einem wichtigen Werkzeug in Wissenschaft und Industrie gemacht haben.