Quang phổ là gì? Máy quang phổ là gì? Máy quang phổ hoạt động theo nguyên lý nào? Cách sử dụng máy quang phổ ra sao? Để trả lời được các câu hỏi này, các bạn hãy cùng LabVIETCHEM theo dõi nội dung bài viết dưới đây nhé.
Quang phổ là gì?
Quang phổ là một dải màu giống như sắc cầu vồng hứng được trên màn ảnh khi có hiện tượng tán sắc ánh sáng và nó được các nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng khi chia ánh sáng thu được bằng lăng kính hoặc lưới nhiễu xạ thành các màu khác nhau của nó hoặc bước sóng.
Máy quang phổ là gì?
- Máy quang phổ là thiết bị phân tích chùm sáng có nhiều thành phần thành những thành phần đơn sắc khác nhau. Từ đó, người nghiên cứu có thể quan sát và xác định các thành phần có trong một nguồn sáng.
- Máy quang phổ được sử dụng chủ yếu hiện nay là máy tia huỳnh quang X. Ngoài ra còn có máy đo sáng quang phổ, máy quang phổ UV – VIS,…
- Máy quang phổ tia huỳnh quang X giúp phân tích thành phần nguyên tố có trong vật liệu, phân chia các chất độc và chất không độc,….và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành hóa học, nghiên cứu sinh học,…
Hoạt động của máy quang phổ huỳnh quang tia X
Các thành phần cấu tạo nên máy quang phổ
Máy quang phổ có các bộ phận chính sau:
- Ổng chuẩn trực: Nhờ thấu kính hội tụ của ống chuẩn trực mà chùm sáng bị biến đổi khi đi vào khe hẹp F thành chùm tia song song.
- Hệ tán sắc: Gồm 2 lăng kính với tác dụng làm tán sắc chùm ánh sáng sau khi nó đi ra khỏi ống chuẩn trực.
- Buồng ảnh: Ngoài tên gọi buồng ảnh, nó còn được biết đến với các cái tên khác là ống ngắm hoặc buồng tối. Đây là nơi để người dùng đặt mắt vào quan sát quang phổ hoặc để thu được ảnh quang phổ của nguồn sáng cần nghiên cứu.
Các thành phần chính của máy quang phổ
Máy quang phổ là dụng cụ dùng để làm gì?
- Xác định hàm lượng thành phần có trong vật chất
Máy quang phổ giúp xác định chính xác hàm lượng các thành phần có trong vật chất, hỗ trợ đắc lực cho các ngành nghiên cứu, khảo sát.
- Phát hiện và hỗ trợ việc loại bỏ các thành phần độc hại
Thông qua việc xác định hàm lượng các thành phần có trong mẫu mà người nghiên cứu sẽ phát hiện được những thành phần độc hại. Từ đó hỗ trợ các nhà quản lý chất lượng có thể loại bỏ chúng dễ dàng hơn.
- Kiểm tra chất lượng của bao bì đóng gói thực phẩm.
- Được sử dụng để phân tích nhanh các mảnh kim loại nhỏ, các hợp kim,….
Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ
Máy quang phổ hoạt động theo nguyên lý hiện tượng tán sắc ánh sáng và bộ phận chính thực hiện nhiệm vụ này chính là lăng kính. Hiện tượng tán sắc xảy ra do chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì sẽ khác nhau và nó phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.
Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ
Cụ thể như sau:
- Khi mẫu kim loại cần phân tích sẽ được kẹp giữa 2 điện cực và bị kích thích bởi nguồn phát quang dưới nguồn khí trơ bảo vệ. Điều này sẽ khiến mẫu bị đốt cháy và tạo ra nguồn ánh sáng trắng. Ánh sáng trắng này sẽ được chuyển vào buồng quang học của hệ thống máy quang phổ phát xạ.
- Sau khi đi vào buồng quang học, ánh sáng trắng này sẽ đến cách tử và thu nhận ở đầu dò. Cách tử này có tác dụng tách ánh sáng trắng thành các ánh sáng đơn sắc khác nhau và mỗi ánh sáng đơn sắc này sẽ đặc trưng cho một nguyên tố nhất định và cường độ ánh sáng được hiểu tương đương với hàm lượng % nguyên tố có trong mẫu đó.
- Chùm sáng đơn sắc được thu nhận tại đầu dò được gọi là detector. Detector sẽ tiếp nhận và biến đổi năng lượng ánh sáng này thành mức năng lượng điện áp. Nguồn năng lượng này tiếp tục được đưa vào trong bo mạch điện tử để thu thập dữ liệu, tính toán và đưa ra kết quả phân tích cuối cùng.
Cách sử dụng máy đo quang phổ đúng kỹ thuật
Hệ thống phân tích quang phổ
Bước 1: Chuẩn bị mẫu đo và các dung dịch cần thiết cho phép đo. Lưu ý đảm bảo cuvet đã được rửa sạch, không bám bẩn.
Bước 2: Khởi động máy quang phổ, máy tính, máy in và chờ khoảng một phút để máy quang phổ ổn định, sau đó vào phần mềm đã được cài trên máy tính.
Bước 3: Nhấp đúp chuột trái vào biểu tượng phần mềm và nhấn vào nút Start ở mục Quantative Analyse. Phần mềm sẽ hiện ra mục Measuring Settings để bạn điền các thông số như chế độ đo, chế độ hiển thị và chế độ correct của quá trình phân tích vào đó.
Bước 4: Điều chỉnh các chế độ quét phổ/quét định lượng sao cho phù hợp với công việc của mình.
Trên đây là một số thông tin về máy quang phổ mà LabVIETCHEM muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng qua những thông tin này, các bạn đã biết được máy quang phổ là gì và cách sử dụng máy quang phổ đúng kỹ thuật.
Ngoài ra, nếu bạn nào đang có nhu cầu tìm mua máy quang phổ thì có thể liên hệ trực tiếp với chúng tôi theo số HOTLINE 1900 2639 hoặc truy cập website labvietchem.com.vn để tìm hiểu chi tiết hơn về các loại máy quang phổ đang được cung cấp tại LabVIETCHEM.
Xem thêm:
Máy quang phổ là dụng cụ dùng để nhận biết các thành phần cấu tạo của một chùm sáng phức tạp do một nguồn phát ra.
Máy quang phổ là gì?
Máy quang phổ là thiết bị hoạt động dựa trên sự phân tích quang phổ. Theo đó, thiết bị này sẽ phân tích chùm sáng phức tạp thành những chùm sáng đơn sắc khác nhau, từ đó sẽ thu được thông tin về thành phần, tính chất hay trạng thái của những khối vật chất liên quan đến chùm sáng đó.
Máy quang phổ xác định phân bố cường độ ánh sáng dựa trên 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 sẽ có đặc tính phát quang hay hấp thụ ánh sáng với các bước sóng hoặc mức năng lượng của photon xác định và thường được gọi là vạch quang phổ.
Khi đo cường độ ánh sáng ở các bước sóng đặc trưng như thế sẽ giúp ta xác định tỉ lệ. Hàm lượng của chất tương ứng trong vật cần nghiên cứu.
Cấu tạo của máy quang phổ
Máy quang phổ có cấu tạo gồm những bộ phận sau:
Ổng chuẩn trực: bộ phận này có tác dụng biến chùm sáng đi vào khe hẹp F thành chùm tia song song nhờ vào thấu kính hội tụ.
Hệ tán sắc: bộ phận này gồm hai lăng kính với tác dụng làm tán sắc chùm ánh sáng vừa ra khỏi ống chuẩn trực.
Buồng ảnh: bộ phận này còn có tên gọi là ống ngắm hoặc buồng tối. Đây là nơi để đặt mắt vào quan sát quang phổ hoặc để thu được ảnh quang phổ của nguồn sáng cần nghiên cứu.
Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ
Máy quang phổ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng. Bộ phận chính thực hiện nhiệm vụ này là lăng kính.
Hiện tượng tán sắc xảy ra là do chiết suất của một môi trường trong suốt đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau và phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng.
Cách sử dụng máy quang phổ
Trước tiên là chiếu vào khe F của ống chuẩn trực C một chùm ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng J. Ta giả sử rằng nguồn sáng J phát ra hai bức xạ đơn sắc là đỏ và tím.
Sau đó, ánh sáng phát ra từ nguồn sáng J sẽ được thấu kính L1 biến thành chùm tia song song.
Ngay khi chùm sáng song song đi vào lăng kính thì chúng sẽ bị tách ra thành hai chùm sáng sóng song: một chùm màu đỏ và một chùm màu tím và chúng lệch theo hai phương khác nhau.
Sau cùng, ta thu được hai vạch quang phổ là vạch S1 màu đỏ và vạch S2 màu tím trên màn M của buồng ảnh nhờ vào thấu kính hội tụ L2.
Sơ lược về những loại máy quang phổ thường dùng
Các loại quang phổ
Có 3 loại quang phổ cơ bản:
Quang phổ liên tục:
- Quang phổ này được hiểu là một dải sáng có màu biến đổi liên tục và không bị gián đoạn.
- Nguồn gốc của nó là do các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí có áp suất lớn khi bị nung nóng phát ra.
- Nó không phụ thuộc vào thành phần cấu tạo mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng.
- Loại quang phổ này chủ yếu được dùng để xác định nhiệt độ của các vật phát sáng và đặc biệt là các vật ở xa.
Quang phổ vạch phát xạ
- Quang phổ này được định nghĩa là hệ thống các vạch sáng riêng lẻ trên nền tối.
- Loại quang phổ này phát ra do các chất khí áp suất thấp khi được nung nóng đến nhiệt độ cao hoặc được kích thích bằng điện đến phát sáng.
- Đặc điểm của loại quang phổ này là số lượng. Vị trí các vạch của các quang phổ vạch phát xạ của nguyên tố khác nhau thì khác nhau và độ sáng tỉ đối của các vạch cũng khác nhau. Mỗi nguyên tố sẽ có một quang phổ vạch phát xạ đặc trưng.
- Quang phổ này dùng để xác định thành phần cấu tạo nên vật.
Quang phổ vạch hấp thụ
- Quang phổ này là hệ thống các vạch tối trên nền quang phổ liên tục.
- Nó phát sinh khi đặt một chất khí áp suất thấp trên đường đi của một chùm sáng trắng.
- Đặc điểm của quang phổ này là vị trí của các vạch tối trùng với vị trí các vạch màu của nguyên tố có trong chất khí đang xét trong điều kiện chất khí ấy được phát sáng.
- Loại quang phổ này dùng để xác định thành phần của hợp chất.
Một số loại máy quang phổ
Máy quang phổ lăng kính
- Máy quang phổ lăng kính dùng để phân tích một chùm sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc khác nhau.
- Nó được cấu tạo gồm 3 bộ phận đơn giản là: ống chuẩn trực, hệ tán sắc và buồng ảnh.
Máy này hoạt động như sau:
- Khi chiếu vào khe F của ống chuẩn trực một chùm sáng phát ra từ nguồn sáng thì ánh sáng này sẽ được thấu kính hội tụ trong ống chuẩn trực biến thành chùm tia song song.
- Chùm tia song song đó ngay khi đi vào lăng kính thì sẽ bị tách ra thành các chùm sáng đơn sắc song song và lệch theo 2 phương khác nhau.
- Ở buồng ảnh ta sẽ thu được quang phổ của nguồn sáng.
Máy quang phổ huỳnh quang tia X
- Loại máy này được dùng để phân tích thành phần nguyên tố trong vật liệu.
- Máy này hoạt động như sau:
- Khi chiếu tia X vào vật thể thì một phần tia X bị hấp thụ bởi vật thể và phần còn lại thì xuyên qua.
- Mức độ hấp thụ và xuyên qua đó phụ thuộc vào thành phần hóa học tạo nên vật thể cũng như độ dày của chúng.
Đặc điểm của Máy quang phổ tán xạ năng lượng tia X [EDX]
Huỳnh quang tia X phát ra từ mẫu sẽ đi vào phần tử cảm biến bán dẫn tại cùng thời điểm. Sau đó, sự tính toán cho từng nguyên tố [từng mức năng lượng] được tiến hành thông qua xử lý tín hiệu điện và quang phổ huỳnh quang tia X thu được. Với máy quang phổ EDX. Nhiều nguyên tố có thể được phân tích cùng lúc.
Đặc điểm của máy quang phổ tán xạ bước sóng X [WDX]
Huỳnh quang tia X phát ra từ mẫu sẽ đi qua khe hở vào buồng đơn sắc. Buồng đơn sắc và Detector liên kết với nhau trong khi duy trì góc liên kết θ, 2θ như hình bên dưới. Chỉ những huỳnh quang tia X có bước sóng thõa mãn mối tương quan này được đưa vào detector. Vì bước sóng của huỳnh quang tia X có thể chiết ra phụ thuộc vào θ. Phổ huỳnh quang tia X có thể đạt được bằng sự chuyển dịch liên tục θ.
Sự khác biệt giữa phổ kế và máy quang phổ
Khi khách hàng mới bắt đầu việc quản lý màu sắc, câu hỏi thường gặp là: “Sự khác biệt giữa phổ kế [Spectrometer]. Và máy quang phổ [Spectrophotometer] là gì?”. Với sự khác biệt nhỏ về chính tả khi tìm kiếm tên máy bằng tiếng Anh. Rất dễ có nhầm lẫn khi đánh máy tên gọi và đưa ra câu trả lời sai cho câu hỏi này. Vậy hai thiết bị trên … có gì khác biệt?
Máy quang phổ [Spectrophotometer] là gì?
Máy quang phổ là một thiết bị đo màu được sử dụng để chụp và đánh giá màu sắc trên mọi vật liệu. Bao gồm cả chất lỏng, nhựa, giấy, kim loại và vải.
Phổ kế [Spectrometer] là gì?
Phổ kế là một thiết bị được sử dụng để phát hiện quang phổ. Là bước sóng cụ thể của bức xạ điện từ.
Phổ UV-Vis
Vùng phổ UV-Vis là vùng nằm ở cận UV cho đến cận IR được xác định từ khoảng bước sóng 190-1100 nm.
Quang phổ UV/VIS đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn. Được sử dụng hàng ngày trong nhiều phòng thí nghiệm khoa học đời sống. Điều này chủ yếu là do sự đơn giản. Nó không yêu cầu chuẩn bị mẫu phức tạp, dễ thực hiện và đưa ra kết quả trong vài giây.
Một phép đo điển hình chỉ yêu cầu một lượng mẫu nhỏ. Và vì nó là phương pháp không phá hủy. Nên mẫu có thể được sử dụng cho các phân tích sau. Lĩnh vực khoa học đời sống thường áp dụng quang phổ UV/VIS trong việc phân tích axit nucleic, protein và nuôi cấy tế bào vi khuẩn.
Ứng dụng của máy quang phổ UV-Vis
Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của máy quang phổ là để xác định nồng độ mẫu lỏng. 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.
Máy quang phổ UV-Vis được sử dụng trong phân tích lâm sàng. Phòng thí nghiệm hóa học dầu mỏ. Thí nghiệm hóa học và sinh học cũng như các phòng quản lý chất lượng như kiểm soát môi trường. Kiểm soát nước, thực phẩm và nông nghiệp, kiểm soát chất lượng nghành công nghiệp đồ uống, y học…
Máy quang phổ UV-Vis của Thermo
Đi từ mẫu đến kết quả một cách nhanh chóng và dễ dàng. Các công cụ UV-Vis và Vis Thermo Scientific được thiết kế để sắp xếp các phép đo với kết quả nhất quán, chất lượng cao, theo thời gian. Từ giảng dạy trong lớp học, đến các phép đo thông thường. Để khám phá ra vật liệu đột phá tiếp theo. Những dòng máy quang phổ của Thermo được thiết kế để phù hợp với phòng thí nghiệm hiện đại ngày nay.
Sản phẩm máy quang phổ của Thermo rất được tin dùng tại Việt Nam. Ở các trung tâm phân tích, các nhà máy dược đang sử dụng các loại máy quang phổ của Thermo. Như: Evolution 350, Genesys 30, Evolution 60s…
Lưu ý khi bảo quản sử dụng máy quang phổ
Cần bảo quản máy quang phổ nơi khô ráo, tránh nước, tránh ánh sáng trực tiếp.
Sau khi sử dụng xong cần giữ cho máy sạch sẽ. Để tránh ảnh hưởng đến chất lượng cũng như kết quả đo của máy.