Gli spettrometri sono strumenti fondamentali nella ricerca scientifica e nell’industria. Rispondendo alla domanda “spettrometri cosa sono”, possiamo dire che si tratta di apparecchi in grado di misurare e analizzare radiazioni o particelle per ricavare informazioni sulla composizione di un campione.

Grazie a questi strumenti, oggi è possibile caratterizzare materiali, controllare la qualità di prodotti industriali, analizzare leghe metalliche, sviluppare nuovi farmaci e monitorare l’ambiente. In questo articolo vedremo cosa sono, come funzionano, le principali tipologie, le applicazioni pratiche e le innovazioni più recenti in questo settore.

Spettrometri: significato e funzionamento

In generale, uno spettrometro è uno strumento che misura e analizza radiazioni elettromagnetiche (come luce visibile, raggi ultravioletti o infrarossi) o particelle cariche (ioni). Dal modo in cui queste radiazioni interagiscono con la materia, lo spettrometro ricava informazioni sulla composizione chimica e fisica del campione.

Le principali tipologie di spettrometri

Gli spettrometri non sono tutti uguali: a seconda del principio fisico su cui si basano, possiamo distinguere diverse categorie.

Spettrometri di massa a tempo di volo

Gli spettrometri TOF (Time of Flight) misurano il tempo che gli ioni impiegano per percorrere una determinata distanza. Essendo il tempo legato al rapporto massa/carica, questo metodo permette di identificare con precisione le specie ioniche. Sono molto usati in chimica organica, biologia molecolare e ricerca avanzata.

Spettrometri a doppia focalizzazione

Questa tipologia combina campi elettrici e magnetici per separare gli ioni con estrema precisione. Il risultato è un’analisi ad alta risoluzione, utile in contesti dove servono dati molto dettagliati, come la geochimica o la ricerca nucleare.

Spettrometri a trasformata di Fourier

Gli spettrometri FT (Fourier Transform) sfruttano la trasformata di Fourier per ottenere spettri altamente precisi. Sono utilizzati soprattutto in spettroscopia infrarossa (FTIR) e in risonanza magnetica nucleare (NMR), campi in cui la qualità dello spettro è cruciale.

Spettrometri magnetici

Gli spettrometri magnetici utilizzano campi magnetici per deviare gli ioni in base al loro rapporto massa/carica. Sono stati tra i primi strumenti sviluppati e rimangono fondamentali in ambiti di ricerca di base e analisi isotopiche.

Spettrometri ottici

Gli spettrometri ottici analizzano la luce visibile, UV e infrarossa, permettendo di identificare gli elementi presenti in un campione tramite le lunghezze d’onda emesse o assorbite. Sono tra gli strumenti più usati in industria, ricerca e controllo qualità.

Spettrometri dimensionali

Gli spettrometri dimensionali sono strumenti utilizzati in metrologia e controllo qualità industriale, capaci di misurare con grande precisione dimensioni e geometrie di un oggetto attraverso l’analisi di onde luminose o particelle.

Spettrometri per metalli: analisi rapida e precisa

Un campo di applicazione molto rilevante è quello degli spettrometri per metalli, strumenti che permettono di determinare rapidamente la composizione chimica delle leghe.

GNR è leader in questo settore, con una gamma di spettrometri ad emissione ottica progettati per fonderie e industrie metallurgiche. Grazie a questi strumenti, le aziende possono garantire un controllo qualità costante, minimizzare errori e ottimizzare i processi produttivi.

Gli spettrometri a emissione ottica di GNR

GNR offre una linea completa di spettrometri a emissione ottica (OES) che si distinguono per precisione, affidabilità e facilità d’uso. Questi strumenti permettono l’analisi rapida di acciai, ghise e leghe non ferrose, rispondendo alle esigenze di fonderie, acciaierie e laboratori di controllo qualità.

Alcuni modelli rappresentativi:

• S3 Minilab 300: spettrometro compatto e versatile, ideale per analisi veloci e precise anche in spazi ridotti.
  
• S7 Metal Lab: progettato per analisi multielementari ad alte prestazioni, con applicazioni estese nel settore industriale.
  
• S6 Sirius 500: spettrometro di nuova generazione, progettato per offrire massima precisione e stabilità analitica nelle analisi multielementari di acciai, ghise e leghe non ferrose.

Applicazioni pratiche degli spettrometri

Gli spettrometri hanno un ampio spettro di utilizzo. Alcuni dei principali campi applicativi sono:

• Ricerca scientifica: caratterizzazione di materiali e nuove sostanze.
  
• Biologia e medicina: studio delle proteine, analisi del DNA, diagnostica.
  
• Industria farmaceutica: sviluppo e controllo qualità dei farmaci.
  
• Sicurezza alimentare: rilevamento di contaminanti e tracciabilità.
  
• Metallurgia: analisi delle leghe e certificazione dei materiali.
  
• Ambiente: monitoraggio di acqua, aria e suolo.

Le ultime innovazioni nel campo degli spettrometri

La tecnologia sta rendendo gli spettrometri sempre più compatti, accessibili e potenti. Alcune novità recenti:

• Spettrometri miniaturizzati: i ricercatori della North Carolina State University hanno sviluppato un prototipo grande quanto un chip da smartphone, capace di analizzare in meno di un millisecondo e coprire dall’UV al vicino infrarosso (fonte).
  
• Spettrometri portatili e indossabili: dispositivi compatti per applicazioni mediche e ambientali, che promettono di portare l’analisi spettrale fuori dal laboratorio (fonte).
  
• Nuova generazione di spettrometri di massa: Thermo Fisher ha presentato strumenti avanzati come l’Orbitrap Astral Zoom MS e l’Excedion Pro MS, progettati per rivoluzionare la ricerca in biomedicina e omica (fonte).

Il futuro degli spettrometri tra industria e sostenibilità

Gli spettrometri hanno un ruolo chiave anche nella transizione ecologica:

• controllo delle emissioni industriali,
  
• analisi dei materiali riciclati,
  
• riduzione degli sprechi nei processi produttivi.
  

All’ASMS 2025 è stato evidenziato come la sostenibilità non sia più un obiettivo opzionale, ma un imperativo operativo nella progettazione degli strumenti scientifici, con focus su efficienza energetica e riduzione dei consumi (fonte).

Un esempio concreto è l’apertura di un nuovo laboratorio all’Università di Chalmers (Svezia), dotato di spettrometri FT-ICR di ultima generazione, dedicato alla ricerca di materiali sostenibili (fonte).

FAQ

1) Cosa sono e a cosa servono gli spettrometri?
La parola spettrometri include strumenti anche molto diversi tra loro, accomunati dal fatto che misurano come radiazioni (luce, raggi X, infrarossi, UV) o particelle interagiscono con la materia. In base al principio fisico, gli spettrometri servono a: analizzare la composizione chimica di campioni, identificare sostanze, caratterizzare materiali, controllare la qualità dei prodotti, certificare leghe metalliche o monitorare l’ambiente.

2) Qual è la differenza tra uno spettrometro di massa e uno a emissione ottica?
Uno spettrometro di massa (MS) misura il rapporto massa/carica degli ioni e viene utilizzato in chimica, biologia, medicina e ricerca avanzata.
Uno spettrometro a emissione ottica (OES) analizza invece la luce emessa dagli atomi eccitati di un campione, in genere metalli e leghe. È molto diffuso in metallurgia e fonderia, perché consente analisi rapide, precise e multielementari direttamente sui materiali metallici.

3) Cos’è uno spettrometro a doppia focalizzazione?
È un tipo di spettrometro di massa che combina campi magnetici ed elettrici per ottenere un’elevata risoluzione. Questo approccio consente di separare ioni con precisione estrema, riducendo interferenze e migliorando la qualità dei dati. È usato soprattutto in geochimica, ricerca nucleare e analisi avanzate dove servono misure molto dettagliate.

4) Cos’è uno “spettrometro per metalli” e dove si compra?
Con “spettrometro per metalli” si intende solitamente uno spettrometro a emissione ottica (OES) progettato per analizzare acciai, ghise e leghe non ferrose. Questi strumenti sono fondamentali in fonderie, acciaierie e laboratori di controllo qualità.
Si acquistano presso aziende specializzate in strumentazione scientifica: ad esempio GNR è uno dei produttori leader, con una gamma completa di spettrometri per metalli.

5) Quanto costa uno spettrometro per metalli?
Il prezzo dipende dal modello, dalle prestazioni richieste e dalle opzioni di configurazione. In generale, uno spettrometro per metalli può costare da alcune decine di migliaia di euro fino a oltre centomila euro per strumenti di fascia alta. Il costo va considerato come un investimento che garantisce analisi rapide, riduzione degli scarti e maggiore efficienza nei processi produttivi.