Nguyên Tắc Hoạt Động,Ứng Dụng và Phân Loại Máy Quang Phổ
Nguyên Tắc Hoạt Động Máy Quang Phổ
- Quang phổ kế (Spectrophotometer) là các thiết bị hoạt động dựa trên phân tích quang phổ của ánh sáng, nhằm thu được các thông tin về thành phần, tính chất hay trạng thái của những khối vật chất liên quan đến chùm ánh sáng đó.[1] Phân tích quang phổ là phương pháp hàng đầu trong hóa phân tích.
- Thông thường thì Quang phổ kế xác định phân bố cường độ ánh sáng theo bước sóng của ánh sáng do khối vật chất nào đó tự phát ra, hoặc phản xạ hay truyền qua nó. Những khối vật chất khác nhau có đặc tính phát quang hay hấp thụ ánh sáng với các bước sóng, hay mức năng lượng của photon, xác định. Chúng thường được nói đến là các vạch quang phổ. Đo cường độ ánh sáng ở các bước sóng (hay các vạch phổ) đặc trưng này cho phép xác định tỷ lệ (hay hàm lượng) của chất tương ứng trong mẫu vật cần nghiên cứu.
- Phân tích quang phổ có hai dạng đo cơ bản dựa trên nguồn phát sáng:
+ Quang phổ phát xạ: Phân tích quang phổ của ánh sáng do mẫu vật phát ra khi được nung nóng đến nhiệt độ cần thiết, hoặc vốn là các khối vật chất nóng sáng như Mặt Trời, các vì sao,... Trong trường hợp này có thể xác định được cả nhiệt độ của mẫu vật.
+ Quang phổ hấp thụ: Dùng ánh sáng chiếu dọi vào khối vật chất, và quan sát phần ánh sáng phản xạ hay truyền qua mẫu vật.
- Phần lớn các phân tích quang phổ thực hiện ở vùng ánh sáng nhìn thấy. Một số khác thực hiện ở vùng hồng ngoại, tử ngoại, tia X. Tuy nhiên không thấy nói đến sử dụng vùng tia gamma.
- Trong quang phổ kế thì phần cơ bản nhất, là dẫn chùm ánh sáng chứa thông tin đưa tới khối khúc xạ để phân tách ánh sáng theo bước sóng, rồi tới đầu dò để xác định cường độ sáng tại mỗi bước sóng.
- Trong quang phổ phát xạ thì vạch phổ đặc trưng hiện ra là vạch sáng, ví dụ "quang phổ phát xạ plasma cảm ứng" (ICP, Inductively-Coupled Plasma)[2]. Chúng dễ đo và phân tách với nền tối của phổ. Tuy nhiên việc nung nóng thường làm phá hủy mẫu vật, nên phương cách đo này thường được dùng trong phân tích hàm lượng nguyên tố. Ngoài ra nó được dùng trong nghiên cứu vũ trụ xác định thành phần vật chất ở các ngôi sao phát sáng, hoặc trong kiểm tra chất lượng ánh sáng của các kiểu đèn chiếu sáng.
- Trong quang phổ hấp thụ thì vạch phổ đặc trưng hiện ra là vạch tối, nên dễ bị nhiễu loạn. Tuy nhiên phép đo không gây phá hủy mẫu, nên thường được dùng trong phân tích hàm lượng hợp chất, đặc biệt là xác định hàm lượng chất hữu cơ.[3] Lựa chọn vùng phổ cần chú ý đến mẫu vật có xảy ra hiện tượng huỳnh quang với ánh sáng đó hay không.
- Trong thực tế đầu dò chỉ có thể phát hiện ánh sáng trong dải bước sóng δλ và cường độ tối thiểu xác định. Chúng hiện ra trong chỉ tiêu kỹ thuật của máy đo cụ thể nào đó, là "độ phân giải phổ" và "độ nhạy".
- Vì rằng trong hóa phân tích quang phổ thì xác định định lượng cường độ sáng là việc bất khả thi và không cần thiết, nên trong phân tích người ta thực hiện theo quy trình đo so sánh với mẫu chuẩn, tức là so kết quả với các mẫu có hàm lượng vật chất biết trước để tính ra cho mẫu vật cần phân tích.[4] Quy trình đo có các bước:
+ Đo với các mẫu trắng
+ Đo với các mẫu chuẩn
+ Đo các mẫu thử
- Thời gian được phép đo mẫu vật giữa hai lần chuẩn tùy thuộc thiết bị đo, và thường được nhà cung cấp thiết bị nêu trong hướng dẫn sử dụng
Ứng Dụng Máy Quang Phổ
- Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của máy quang phổ là để xác định nồng độ mẫu lỏng. Thử nghiệm khai thác Định luật Beer, đó là đường dự báo mối quan hệ giữa độ hấp thụ của mẫu lỏng và nồng độ phân tích (giả sử tất cả các tham số thực nghiệm không thay đổi).
- Trong thực tế, một loạt các mẫu chuẩn được chuẩn bị. Một mẫu chuẩn là một mẫu mà nồng độ phân tích được biết một cách chính xác. Phổ hấp thụ của các mẫu chuẩn đã đo lường và được dùng làm đường cong hiệu chỉnh, mà trong trường hợp này là một đồ thị của độ hấp thụ và nồng độ. Các điểm trên đường cong hiệu chỉnh nên cân chỉnh thẳng hàng.
- Các mẫu lỏng chưa biết được phân tích sau đó. Phổ hấp thụ của chất chưa biết được giao với đường cong hiệu chỉnh để xác định nồng độ. Các dữ liệu thu được từ các tiêu chuẩn được sử dụng để vẽ đường thẳng. Độ dốc và các giao điểm của những đường này cung cấp một mối quan hệ giữa hấp thụ và nồng độ: A = slope c + intercept
Ứng Dụng Trực Quan
- TRONG DƯỢC PHẨM: Xác định hàm lượng quinin trong dược tá (một họ lớn các dược chất có hại cho sức khỏe)
- ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH MÔI TRƯỜNG: Xác định nồng độ chất độc hại trong đó có chất gây ung thư trong không khí
- ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC: Xác định hàm lượng ion vô cơ trong máu và nước tiểu.
- ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM (TP):
+ Phổ huỳnh quang nguyên tử : Phân tích hàm lượng thủy ngân trong TP như cá, đồ uống, ngũ cốc, phân tích vết trong TP do giới hạn xác định tuyệt vời và dải đo rộng.
+ Phổ huỳnh quang tia X: Phân tích các nguyên tố chủ yếu, thứ yếu, vi lượng và những chất độc hại trong TP.
Phân Loại Máy Quang Phổ
- Máy quang phổ hồng ngoại khả kiến VIS
- Máy quang phổ UV-VIS
- Máy quang phổ biến đổi hồng ngoại Fourier FT/IR
- Máy quang phổ huỳnh quang
- Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
- Máy quang phổ huỳnh quang tia X X-ray
- Máy quang phổ phát xạ ICP
- Máy quang phổ định lượng DNA/Protein
- Quang kế ngọn lửa
Trên đây là các khái niệm và ứng dụng khái quát về máy quang phổ,tùy theo từng ứng dụng mà các thiết kế và nguyên lý có sự thay đổi,cũng tùy vào từng ứng dụng mà người dùng sử dụng để lựa chọn sản phẩm phù hợp,để được tư vấn kỹ thuật quý khách liên lạc số hotline 0981868684 để được tư vân.
(Được tổng hợp bởi Mephalab,tham khảo wikipedia)