1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊNTRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝKHOA VẬT LÝ
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNGBỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
HVTH:HVTH: Nguyễn Đăng KhoaNguyễn Đăng Khoa
Trần Thị Mỹ HạnhTrần Thị Mỹ Hạnh
Nguyễn Thanh TúNguyễn Thanh Tú
GVHDGVHD:: TS. Lê Vũ Tuấn HùngTS. Lê Vũ Tuấn Hùng
2. Địa chỉ bạn đã tải:
http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.h
Địa chỉ bạn đã tải:
http://mientayvn.com/Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu/Semina%20tren%20lop/seminar.ht
Nơi bạn có thể thảo luận:
http://myyagy.com/mientay/
Nơi bạn có thể thảo luận:
http://myyagy.com/mientay/
Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
http://mientayvn.com/dich_tieng_anh_chuyen_nghanh.html
Dự án dịch học liệu mở:
http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html
Dự án dịch học liệu mở:
http://mientayvn.com/OCW/MIT/Co.html
Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com
Gmail: frbwrthes@gmail.com
Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo: thanhlam1910_2006@yahoo.com
Gmail: frbwrthes@gmail.com
3.
4. Nguồn sáng cung cấp điều kiện để kích thích phân tử, nguyên
tử các chất bức xạ hoặc hấp thụ, tán xạ, huỳnh quang…
Chương II: Nguồn sáng
5.
6. Nguồn sáng
Dùng trong quang
phổ phát xạ
Dùng trong quang
phổ hấp thụ
Dùng trong quang
phổ raman
•Nguồn sáng đơn sắc
•Cường độ mạnh
•Vạch bức xạ hẹp
•Cường độ mạnh
•Vùng phổ rộng
•Bước sóng thay đổi
liên tục
•Phông không liên tục
•Có khả năng kích thích
các nguyên tố
•Điều chỉnh được năng
lượng kích thích
Ngọn lửa,
hồ quang
tia điện..
Đèn catốt rỗng,
Đèn hiđro
Đèn Xenon…
Các nguồn sáng
laser
7. Nội dung chương 2
I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ
1. Ngọn lửa
2. Nguồn plasma cao tần
3. Hồ quang
4. Tia điện
II. Nguồn sáng trong quang phổ hấp thụ, huỳnh quang và tán xạ raman
1. Đèn dây tóc wolfram
2. Nguồn bức xạ hồng ngoại
3. Đèn thủy ngân
4. Đèn Hg-Xe
5. Đèn đơtêri
6. Đèn Xenon
7. Đèn catốt rỗng
8. Nguồn sáng laser
8. 1. Ngọn lửa
a) Cấu tạo: gồm 3 vùng
• Vùng sơ cấp: nhiệt độ thấp
• Vùng trung gian: nhiệt độ ổn định và cao nhất nên
khi phân tích phải đưa mẫu vào vùng này
• Vùng cháy thứ cấp: nhiệt độ thấp, nơi xảy ra các
phản ứng thứ cấp
Mẫu phải chuyển thành dung dịch, và phun dưới
dạng sương
I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ
10. Thành phần nhiên
liệu
Nhiệt độ (K)
Propan+ không
khí
2267
Propan+ oxi 3094
Hydro + không
khí
2380
Hydro + oxi 3080
Acetylen + không
khí
3150
Acetylen + oxi 3342
b) Thông số của ngọn lửa với
một vài thành phần nhiên liệu
C) Ưu điểm:
dễ sử dụng
giá thành thấp
d) Nhược điểm:
Khó điều chỉnh năng
lượng của ngọn lửa
Nhiệt độ không cao nên
chỉ dùng kích thích kim
loại kiềm
Khó xác định hàm lượng
nguyên tố trong mẫu do
có các sản phẩm trung
gian
11. a. Cấu tạo
• Một ống thạch anh quấn quanh bởi cuộn cảm
ứng
• Cuộn cảm ứng nối với máy phát điện cao tần
• Luồng khí Argon thổi vào bên trong ống thạch
anh tạo nên plasma và để làm nguội ống thạch
anh
2. Nguồn plasma cao tần
12. b.Ưu điểm:
• Cho nhiệt độ cao 9000-10.000K, ổn định, thời
gian tồn tại lâu, không có các phản ứng thứ cấp
• Đây là nguồn kích thích lý tưởng do có thể kích
thích rất nhiều nguyên tố từ dễ đến khó
• Mẫu nghiên cứu được chuyển dưới dạng sương
c. Nhược điểm:
Giá thành cao do phải liên tục dùng khí Ar đắt tiền
13. 3. Hồ quang
a) Đặc điểm
• Hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực kim
loại có hiệu điện thế cỡ 80V
• Nhiệt độ hồ quang khoảng 3500-80000
C
• Nhiệt độ hồ quang phụ thuộc hiệu điện thế và
mật độ dòng điện giữa hai điện cực. Để có nhiệt
độ cao phải tăng hiệu điện thế
• Mẫu có thể là dạng dung dịch hoặc là bột nhồi
vào trong lỗ điện cực
14. b) Phân loại
• Máy phát hồ quang
một chiều: có độ
chói cao nhưng cháy
không ổn định, sự
bay hơi của điện cực
nhanh.
• Máy phát hồ quang
xoay chiều:có độ ổn
định tốt hơn nên
thường được dùng
hơn
Hiện tượng hồ quang điện
15. 4. Tia điện
• Dùng để tạo nhiệt độ
plasma cao mà không cần
công suất lớn
• Điện được nạp vào tụ điện
sau đó phóng qua hai điện
cực
• Nhiệt độ ở tâm plasma rất
cao 4000-70000
C
• Dùng để phân tích các mẫu
kim loại, hợp kim và dung
dịch rất tốt Hình ảnh một tia điện
16. Nguồn sáng Vùng bức xạ
Đèn wolfram 320-2.500nm
Thanh bán dẫn đốt nóng
(SiC,Zirconi, Ytri..)
1000-40.000nm
Đèn Hg áp suất thấp 185 và 254nm
Đèn Hg áp suất cao 573 và 546nm
Đèn H2, D2 180-370nm
Đèn Xenon 200-2500nm
Một số nguồn sáng
II. Nguồn sáng trong quang phổ hấp thụ,
huỳnh quang và tán xạ Raman
17.
18. 1. Đèn Wolfram
a) Đặc điểm
• Vùng phổ rộng từ 320-2.500nm, liên tục từ khả kiến đến
tử ngoại
• Dây tóc thường đốt nóng bằng dòng điện
• Vỏ đèn bằng thủy tinh thì có thể truyền qua bức xạ từ
320-2500nm
• Vỏ đèn bằng thạch anh thì có thể truyền qua bức xạ từ
200-3000nm
20. 2. Nguồn bức xạ hồng ngoại liên tục
• Thanh bán dẫn SiC khi đốt nóng bằng
dòng điện cho phổ hồng ngoại liên tục từ
1000-4000nm
• Ngoài ra có thể thay SiC bằng thanh
Nemst thì phổ từ 400-20.000nm
• Bóng đèn Halogen Wolfram cũng dùng
làm nguồn hồng ngoại mạnh
21. Một số loại đèn hồng ngoại Halogen wolfram
vỏ thạch anh
Chất khí Halogen có tác
dụng đưa wolfram bay
hơi bám trên thành đèn
trở về lại dây tóc nên
hiệu suất sẽ cao hơn
22. 3. Đèn thủy ngân
• a) Đặc điểm
• Cho bức xạ đơn sắc
• Cường độ khá mạnh trong vùng khả kiến và tử ngoại
• Phổ bức xạ thay đổi theo áp suất
Đèn Hg áp suất thấp: 0.01-1mmHg
Đèn Hg áp suất cao: 1-3mmHg
Đèn Hg áp suất siêu cao: vài chục atm
b) Đối với đèn Hg áp suất cao và siêu cao:
•Hai điện cực được đặt gần nhau và sử dụng phóng
điện hồ quang
•Anốt có kích thước to hơn để chịu được sự bắn phá
của điện tử
Đèn Hg áp suất cao
23. c. Đèn Hg áp suất thấp
Đèn huỳnh quang một ví dụ cho
đèn Hg có áp suất thấp
Đèn huỳnh quang cho phổ vạch
Năng lượng tập trung vào bước
sóng 289nm và 254nm
24. 4. Đèn Hg - Xenon
Để mở rộng phổ tử
ngoại, khả kiến đến
hồng ngoại người ta
chế tạo đèn Hg-Xe
Cường độ mạnh
hơn và độ rộng vạch
phổ sắc nét hơn so
với đèn Hg siêu cao
Phát sáng và sáng
lại tức thời
25. 5. Đèn đơtêri D2
Cấu tạo có gốm bao quanh
để ngăn sự phóng điện ngoài
ý muốn
Đèn D2 sử dụng cột phóng
điện dương của phóng điện
hồ quang
Cho phổ liên tục trong vùng
tử ngoại từ 180-370nm
26. 6. Đèn xenon
• Có phổ bức xạ liên tục,
• phổ rất rộng từ 200 -2500nm
• Công suất cao từ 35 -10000W
• Đèn Xenon phóng điện hồ quang
một chiều có nhiệt độ gần với
nhiệt độ mặt trời do đó thường
dùng làm nguồn sáng giả mặt
trời
27.
28. Đèn catốt rỗng
a)Cấu tạo:
– Thân đèn và cửa sổ
– Các điện cực anốt và catốt
– Khí chứa trong đèn: He,
Ar, N2…
Đèn catốt rỗng ( hollow cathode lamp)
29. Khi đèn làm việc xảy ra sự
phóng điện giữa anốt và catốt,
các phân tử khí bị ion hóa sẽ
đập vào catốt làm các nguyên
tử kim loại catốt bứt ra thành
nguyên tử tự do và phát xạ
Cường độ sáng của đèn catốt
cao
Đèn catốt cho phổ vạch tương
đối hẹp của kim loại làm catốt
Để làm giảm độ mở rộng vạch
phổ người ta làm lạnh catốt
bằng nitơ lỏng
30. - Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission
of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát
xạ kích thích".
3. Nguồn sáng Laser
-Đặc tính của laser
Ánh sáng kết hợp
Có tính định hướng cao trong không gian
Độ đơn sắc cao, vùng phổ rất hẹp
Cường độ mạnh
Laser có thể hoạt động ở chế độ phát liên tục hoặc phát xung từ
micro giây đến femto giây
31. Laser Vùng phổ bức xạ Chế độ hoạt động
Laser khí CO2 9600-10600nm Liên tục hoặc xung
Laser bán dẫn
Ga As/GaAlAs
InGaAs/InP
750-900nm
920-1700nm
Liên tục hoặc xung
Laser rắn ruby 694,3nm Xung
Laser khí He-Ne 632,8nm Liên tục
Laser khí Argon 454,5nm; 457,9nm;
465,8...
Liên tục
Laser khí Nitơ 337nmxung Xung
Laser màu 300-1300nm Xung hoặc liên tục
Một số laser thông dụng
32. i.Môi trường hoạt chất
Là môi trường có khả năng khuyếch đại ánh sáng đi qua nó
Hoạt chất là chất khí -> laser khí : N2 ,Ar…
Hoạt chất là chất lỏng -> laser lỏng: Pereridin Eu (BA)4
hòa tan trong dung môi rượu ethol + methol
Hoạt chất là chất rắn -> laser rắn: tinh thể Yttrium
Aluminium Garnet, Cr3+ pha tạp vào tinh thể Al2O3…
Hoạt chất là bán dẫn -> laser bán dẫn: GaAs, PbS, PbTe…
a) Caáu taïo cuûa maùy phaùt Laser:
33. ii. Buồng cộng hưởng
• Gồm hai gương phản xạ toàn phần
• Một gương có hệ số phản xạ lớn, một fgương thấp hơn để tia laser
thoát ra ngoài
• Vai trò: để bức xạ phản xạ qua lại nhiều lần và khuếch đại lên
• Có thể thay gương bằng lăng kính hoặc cách tử
34. iii. Bộ phận kích thích hay bơm
Cung cấp năng lượng để tạo sự nghịch đảo độ
tích lũy trong hai mức năng lượng nào đó của
môi trường họat chất và duy trì sự họat động
của laser.
Kích thích bằng ánh sáng – bơm quang học.
Kích thích bằng va chạm điện tử: năng lượng
điện tử được gia tốc trong điện trường được
truyền cho các nguyên tử trong môi trường họat
chất thông qua quá trình va chạm.
35. b)Nguyên tắc hoạt động của laser
Hoạt động của laser chỉ xảy ra khi giữa hai mức nào đó
có sự nghịch đảo độ tích lũy
- - Mức cao
Mức thấp-
hѵ
hѵ
-
hѵ
- - - -
Ánh sáng khuyếch đại
Để năng lượng bơm dẫn đến có sự đảo lộn này
cần có 3 hoặc 4 mức tham gia quá trình tương tác
36. i. Sơ đồ bơm 3 mức
• Nhờ bơm quang học nguyên tử chuyển từ mức 1 lên mức 3. Để tần
số ánh sáng bơm không quá đơn sắc thì chọn mức 3 có độ rộng
lớn
• Khi đến mức 3 thì nguyên tử không ở lâu mà chuyển sang mức 2
gần đó ( mức siêu bền)
• Như vậy tạo được sự nghịch đảo ở hai mức 1 và 2
• Khi nguyên tử trở về mức 1 sẽ bức xạ ra laser
E1, N1
E2, N2
E3, N3
37. ii. Sơ đồ bơm 4 mức
• Hệ nguyên tử chuyển từ mức 1 lên mức 4, mức này có độ rộng lớn
• Tại mức 4 sẽ dịch chuyển không bức xạ xuống mức 3 ( mức siêu
bền)
• Mức 2 gần mức 1 và có liên kết quang với mức 4, nên bức xạ từ
mức 4 xuống mức 2 sẽ chuyển xuống ngay mức 1
• Như vậy tạo được sự nghịch đảo độ tích lũy của mức 2 và 1
E3, N3
E4, N4
E2, N2
38. • Laser Argon có công suất phát liên
tục mạnh nhất ở vùng phổ khả
kiến và tử ngoại
• Laser Argon có hoạt chất là khí Ar+
• Mức trên của laser được tích lũy
nhờ 2 lần va chạm với điện tử
– Va chạm của điện tử với Ar+
ở
trạng thái cơ bản (1)
– Va chạm của điện tử với các ion
mức siêu bền(2)
– Dịch chuyển bức xạ từ các mức
trên về
c) Laser Argon
39.
40. d) Laser nitơ
• Là nguồn sáng tử ngoại thông dụng
• Các mức laser được kích thích nhờ va chạm
điện tử trong phóng điện khí
• Các laser nitơ hiện nay là laser phóng điện
ngang,
• Độ dài xung cỡ vài ns đến vài chục ns, có bức
xạ tử ngoại 337nm
41. Laser nitơ đơn giảnSự dịch chuyển mức năng
lưọng trong laser nitơ
42. e) Laser Neodym
Hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG_Y2Al2O12) cộng
thêm 2-5% Neodym
Có bước sóng 1060nm thuộc phổ hồng ngoại gần.
Đây là loại laser cho ra bức xạ đều, dẫn nhiệt và chịu nhiệt
tốt,độ bền cơ học cao thời gian phục vụ cao.
Có thể phát liên tục tới 100W hoặc phát xung với tần số 1000-
10000Hz
44. f) Laser màu
Hoạt chất là các chất hữu cơ có đặc trưng là tổ hợp
vòng benzen, vòng pyridine, vòng azine..
Độ rộng vạch laser rất hẹp cỡ 0,1nm
Sử dụng bơm quang học để tạo mật độ đảo lộn
Hiện nay có tới 200 chất màu dùng làm hoạt chất và dải
bước sóng của những chất màu năm trong miền 300-
1300nm. Bằng cách chọn chất màu thích hợp ta có thể
thay đổi liên tục bước sóng phát ra trong vùng này
46. CÁC LINH KIỆN QUANG HỌC
LĂNG KÍNH
CÁCH TỬ NHIỄU XẠ
CÁC BẢN BƯỚC SÓNG VÀ MÁY
BỔ CHÍNH ĐỘ PHÂN CỰC
GIAO THOA KẾ FABRY- PEROT
CÁCH TỬ NHIỄU XẠCÁCH TỬ NHIỄU XẠ
Chương II
47. A. LĂNG KÍNH
-Lăng kính là một môi trường trong suốt đồng nhất và đẳng hướng trong một
vùng phổ nhất định.
-Là dụng cụ tán sắc ánh sáng trắng.
-Ngoài tác dụng làm tán sắc ánh sáng trong máy quang phổ , làm yếu tố lọc lựa
ánh sáng trong buồng cộng hưởng laser.Lăng kính còn dùng để làm lệch đường đi
tia sáng , thay đổi hướng phân cực của ánh sáng phân cực…
53. Lk Pellin – Broca .
Có nguồn sáng và quan sát ở góc cố định, chỉ cần quay lăng kính thì sẽ có các bước sóng
đơn sắc khác nhau ló theo phương vuông góc với phương tới (dùng trong kĩ thuật laser)
54. 2. Độ tán sắc và năng suất phân giải
a.Độ tán sắc :
- Độ tán sắc góc : cho biết khả năng tán sắc góc của máy quang phổ.
Độ tán sắc góc chỉ cho biết sự khác nhau về góc lệch của 2 tia
sáng, nghĩa là tia sáng đó bị lệch đi một góc bao nhiêu độ sau khi phân li.
- Độ tán sắc vật liệu :
phụ thuộc vào bước sóng và tăng mạnh ở vùng phổ hấp thụ của vật liệu.
d
D
d
δ
λ
= Với là góc lệch cực tiểuδ
dn
dλ
b.Năng suất phân giải (R) : là khả năng phân giải của máy quang phổ.
là hiệu bước sóng của hai bức xạ đơn sắc còn có thể phân ly được.
là bước sóng trung bình của hai bức xạ
dλ
λ
R
d
λ
λ
=
55. B.CÁCH TỬ
- Cấu tạo : gồm đế quang học với một số lớn các rãnh song song cách đều nhau.
- Có hai loại : cách tử truyền xạ và cách tử phản xạ .Mỗi loại còn phân loại thành
hai loại là cách tử cong và cách tử phẳng.Ngoài ra còn nhiều loại cách tử khác:
cách tử bậc cao , cách tử bậc thấp, cách tử pha, cách tử xuyên tâm…
- Chu kỳ cách tử: là khoảng cách d giữa hai vạch liên tiếp của cách tử
- Phương trình cách tử :
Với m là số nguyên là bậc của cách tử ( có thể mang giá trị dương hoặc âm)
(sin sin )i r d mλ+ =
56. Cách tử bậc 0
ứng với i = - r
Góc i và r có thể mang dấu dương
hoặc âm tùy thuộc vào vị trí của nó
so với pháp tuyến.
60. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất cách tử vào bước sóng
- Tỉ phần ánh sáng nhiễu xạ trên mỗi bậc là hiệu suất của cách tử ở bậc đó.
- Bước sóng chói là bước sóng được nhiễu xạ với hiệu suất cao nhất bởi cách tử.
61. Độ tán sắc và năng suất phân giải của cách tử
Độ tán sắc :
Độ tán sắc góc ( G ) là độ thay đổi góc nhiễu xạ ứng với một thay
đổi nhỏ bước sóng.
Độ tán sắc dài ( L ) ở khe sáng lối ra phụ thuộc vào tiêu cự gương
chuẩn trực và góc nhiễu xạ.
r
G
δ
δλ
=
.
.cos
f m
L
d r
=
Năng suất phân giải :
là hiệu bước sóng của hai bức xạ đơn sắc còn có thể phân ly được.
là bước sóng trung bình của hai bức xạ
δλ
λ
R
d
λ
λ
=
- Băng phổ truyền qua là độ rộng phổ đi ra khỏi máy đơn sắc khi chiếu sáng
khe bằng nguồn sáng có phổ liện tục.
- Giới hạn của băng phổ truyền qua được gọi là độ phân giải của thiết bị
62. C. CÁC BẢN BƯỚC SÓNG VÀ MÁY BỔ CHÍNH ĐỘ
PHÂN CỰC
1.Các trạng thái phân cực của ánh sáng
Có 3 trạng thái phân cực cơ bản : phân cực thẳng , phân cực tròn , phân cực elip
Ánh sáng phân cực thẳng là ánh sáng phát ra từ laser
Sóng phân cực thẳng
65. Ánh sáng không phân cực như đèn Led , mặt trời , huỳnh quang….
66. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ LÀ GÌ ?
Phương pháp phân tích quang học dựa trên việc nghiên cứu
sự tương tác của bức xạ ánh sáng trên chất khảo sát hoặc sự
hấp thụ các bức xạ ánh sáng dưới một tác động hóa lý nào đó.
MÁY QUANG PHỔ LÀ GÌ ?
Dụng cụ quang học dùng để phân tích chùm ánh sáng phức
tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau (PHỔ)
Chương IV
67. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ
Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV–VIS)
PHỔ TIA X
PHỔ
NGUYÊN
TỬ
PHỔ CỘNG
HƯỞNG TỪ
PHỔ
PHÂN
TỬ
Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)
Phổ tán xạ Raman
Phổ phát xạ nguyên tử
Phổ hấp thụ nguyên tử
Phổ huỳnh quang nguyên tử
Phổ phát xạ tia X
Phổ nhiễu xạ tia X
Phổ huỳnh quang tia X
Phổ cộng hưởng từ điện tử
Phổ cộng hưởng từ proton
Phổ phát xạ phân tử
68. Tên vùng phổ Bước sóng (.10-5
cm)
Tia Gamma < 0,001
Tia X 0,001 0,05
Tử ngoại xa 0,1 1,9
Tử ngoại gần 1,9 4
Khả kiến 4 7,6
Hồng ngoại tác dụng 7,6 12
Hồng ngoại cực gần 12 25
Hồng ngoại gần 25 250
Hồng ngoại xa 250 400
CÁC VÙNG
PHỔ
69. MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ
Nguyên lý hoạt động :
Mẫu vật cần nghiên cứu khi được kính thích bằng ánh
sáng thích hợp sẽ bức xạ ở trạng thái phân tử hay nguyên
tử tự do. Bức xạ này mang thông tin đặc trưng cho mẫu
được phân tích bằng máy quang phổ phát xạ cho biết các
thành phần đơn sắc và phân bố cường độ theo bước sóng.
70. Hệ trực
chuẩn và
Khe máy
đầu vào
Cấu tạo cơ bản:
Hệ
tán
sắc
Hệ buồng
tối và
Khe máy
đầu ra
Máy tính và phần mềm
điều khiển + xử lý số liệu
Bộ phận phối hợp:
Hệ thống xử lý
mẫu tự động
Hệ thống
chiếu sáng,
lọc sáng
Hệ thu phổ
và khuếch đại
tín hiệu
MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ
Nguồn sáng
kích thích
Mẫu
vật
71. Các thông số đặc trưng cơ
bản :
Độ tán sắc góc:
Sự biến thiên góc lệch giữa tia tới và tia ló qua
hệ tán sắc theo bước sóng của các thành phần
đơn sắc
Độ tán sắc dài:
Khoảng cách giữa 2 vạch phổ có bước sóng gần
nhau nhất trên mặt phẳng tiêu
Năng suất phân ly:
Khả năng tách vạch giữa 2 vạch phổ có bước
sóng gần nhau nhất
g
dD
D
dλ
=
R
d
λ
λ
=
t
dl
D
dλ
=
MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ
72. Cấu tạo của máy quang phổ tùy thuộc vào các tính chất
của phổ cần phân tích
Độ cao của khe máy lối vào thay đổi theo vùng phổ của
ánh sáng tới
Độ rộng của khe máy lối vào thay đổi theo cường độ ánh
sáng tới
Năng suất phân giải của máy thay đổi phụ thuộc chủ yếu
vào năng suất phân giải của hệ tán sắc và độ rộng của khe
máy.
MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ
73. Máy quang phổ đa kênh : cách tử đứng yên và lối ra
không dùng khe sáng mà dùng CCD (hoặc PDA) đặt ở mặt
phẳng tiêu của buồng tối để chuyển tín hiệu quang đã phân
tích thành tín hiệu điện
Máy quang phổ đơn kênh : chỉ có 1 khe máy lối ra và
cách tử được quay để từng thành phần đơn sắc sẽ lướt
qua khe ra ngoài và được thu nhận trên tế bào quang điện.
MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ
Máy quang phổ cách tử kép : ghép nối tiếp hai hệ tán sắc
với nhau tăng năng suất phân li và độ tán sắc
75. MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ
Dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọc các bức xạ rọi vào dung dịch của
chất nghiên cứu đặt trong một dung môi nhất định
Nếu I0 nhỏ và các hiện tượng phản xạ, tán xạ không đáng kể thì :
Định luật Lambert – Beer :
Khi chùm sáng có cường độ I0 truyền tới môi trường có bề dày d thì bị
hấp thụ một phần nên cường đố ánh sáng ra khỏi môi trường là I < I0.
( )0exp - .C.dI I α=
0
I
T
I
=Độ truyền qua :
Nguyên lý hoạt động :
76. Trong đó:
C là nồng độ của dùng dịch (mol/l hoặc %)
d là bề dày của lớp dung dịch (cm)
α là hệ số hấp thụ đặc trưng cho cấu tạo của chất tan trong dung dịch
phụ thuộc bước sóng ánh sáng đơn sắc
Khi C = 1M và d = 1cm thì A = α dùng trong phân tích cấu trúc , tính chất
quang phổ
( ) ( )10lg log . . . 0,434. . .A T e C d C dα α= − = =
Độ hấp thụ:
Khi C = 1% và d = 1cm thì A = α được gọi là hệ số hấp thụ riêng dùng
trong phân tích kiểm nghiệm
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ
77. Máy quang phổ 1 chùm tia phải đo 2 lần : 1 lần với mẫu
chuẩn (chỉ chứa dung môi) và 1 lần với mẫu cần đo (chứa
dung dịch cần phân tích) I0 trong 2 lần đo phải không đổi
kết quả phân tích không chính xác
Máy quang phổ 2 chùm tia thì ánh sáng tới được tách làm 2
chùm : 1 đi qua mẫu chuẩn và 1 lần đi qua mẫu cần đo, sau
đó cùng đi vào máy thu để so sánh cường độ chỉ phải đo 1
lần kết quả phân tích chính xác và tính được ngay độ hấp
thụ A
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ
78. SƠ ĐỒ
MÁY QUANG
PHỔ HẤP THỤ
NGUYÊN TỬ
MỘT CHÙM
TIA VÀ HAI
CHÙM TIA
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ
81. Sự dịch chuyển giữa các mức năng lượng dao dộng của phân tử tương
ứng với các bức xạ và hấp thụ nằm trong vùng hồng ngoại.
Dùng máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại để nghiên cứu cấu trúc dao
dộng của các phân tử
Môi trường làm việc phải khô, sạch (tốt nhất là chân không)
Nguồn sáng phải có tính ổn định
Đầu thu phải nhạy với vùng phổ hồng ngoại.
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Nguyên lý hoạt động :
Các đặc điểm riêng :
82. Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại dùng hệ tán
sắc:
Mẫu đo đặt trước hệ tán sắc
Chùm sáng qua mẫu có tần số thấp
Dùng 2 chùm tia để tránh tính không ổn định của nguồn
Khe máy thường xuyên thay đổi độ rộng để giữ cường độ
ánh sáng tới không đổi
Hệ tán sắc thường dùng cách tử phản xạ có hằng số cách
tử lớn
Hệ trực chuẩn và hội tụ dùng gương thủy tinh mạ nhôm
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
83.
84. • Những máy này bộ giao thoa (interformeter)
Michelson được dùng thay cho bộ tạo đơn sắc.
• Máy quang phổ FTIR được dùng chủ yếu phân tích
định tính, định lượng hợp chất hữu cơ, cấu trúc hoá
học của hợp chất vô cơ.
• Phân định được danh sách hợp chất chỉ cần 1 thay
đổi nhỏ.
• Độ chính xác của phép phân tích cao hơn nhiều lần
so với những máy hồng ngoại trước.
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại biến đổi Fourier :
85. • Mỗi hợp chất hoá học
hấp thụ năng lượng
hồng ngoại ở 1 tần số
đặc trưng.
• Cấu trúc cơ bản của vật
chất có thể được xác
định bằng vị trí các
vạch hấp thu của phổ
nhận được.
Nguyên lý hoạt động máy
quang phổ FTIR
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại biến đổi Fourier :
86. Hình ảnh từ bộ thu
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
89. Độ phân giải tương đối cao.
Đo được phổ cường độ yếu
Toàn bộ phổ thu được một cách đồng thời.
Phổ không bị nhiễu trong quá trình thu.
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Ưu điểm FTIR :
90. Nhận dạng vật liệu và định lượng :
– Hợp chất hữu cơ.
– Cấu trúc một số hợp chất vô cơ.
– Giám định pháp y.
– Xác định vật liệu đồng nhất.
Khả năng phân tích :
– Hiệu suất kết dính.
– Định lượng thiết bị đúc nhỏ.
– Phân lớp vật liệu.
– Ăn mòn hoá học.
Chất lượng điều khiển hiển thị :
– So sánh mẫu.
– Cách thức quét định lượng.
– So sánh vật liệu từ nhiều mẫu khác
nhau.
MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Ứng dụng FTIR :
91. MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG
NGOẠI
Ứng dụng FTIR kiểm tra chất lượng.
