Máy quang phổ là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Máy quang phổ là một thiết bị quan trọng trong quá trình nghiên cứu, thí nghiệm. Vậy chính xác máy quang phổ là gì? Hãy cùng Văn Minh tìm hiểu chi tiết trong bài viết này.

1. Máy quang phổ là gì?

Máy quang phổ là một thiết bị được sử dụng để đo và phân tích quang phổ của một nguồn sáng. Nói cách khác, máy quang phổ có khả năng phân tách ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc, từ đó xác định được thành phần, nồng độ và các thông tin khác của mẫu vật dựa trên khả năng hấp thụ và phát xạ ánh sáng của chúng.

Máy quang phổ

2. Cấu tạo máy quang phổ

Máy quang phổ thường bao gồm các thành phần chính sau:

Hệ thống quang học: Bao gồm các thấu kính, gương và các bộ phận khác để tập trung và dẫn hướng ánh sáng.

Buồng ảnh: Hay còn gọi 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.

Hệ tán sắc: Phân tách ánh sáng thành các thành phần màu sắc riêng biệt dựa trên sự khác biệt về chiết suất của ánh sáng.

Bộ thu nhận tín hiệu: Thu nhận và ghi lại phổ ánh sáng sau khi được phân tách. Có thể là các cảm biến điện tử như CCD, CMOS hoặc tấm phim.

Hệ thống xử lý dữ liệu: Xử lý tín hiệu thu được để tạo ra phổ quang học.

3. Nguyên lý hoạt động máy quang phổ

Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ có thể được mô tả như sau: Nguồn sáng được chiếu vào máy quang phổ. Sau đó hệ thống quang học tập trung và dẫn hướng ánh sáng đến bộ tán sắc. Bộ tán sắc sẽ phân tách ánh sáng thành các thành phần màu sắc riêng biệt dựa trên bước sóng của ánh sáng. Có nhiều loại bộ tán sắc như lăng kính, mạng lưới nhiễu xạ,… Kế đến bộ thu nhận tín hiệu sẽ thu nhận và ghi lại phổ ánh sáng sau khi được phân tách. Cuối cùng, hệ thống xử lý dữ liệu xử lý tín hiệu thu được để tạo ra phổ quang học.

Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ

4. Các loại máy quang phổ phổ biến

4.1 Máy quang phổ lăng kính

Máy quang phổ lăng kính là loại máy quang phổ cơ bản và phổ biến nhất hiện nay. Được sử dụng để phân tích ánh sáng khả kiến, tức là ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy.

Về cấu tạo, máy quang phổ lăng kính bao gồm 3 bộ phận chính:

• Ống chuẩn trực: Ống chuẩn trực thực chất là một thấu kính hội tụ, có chức năng biến chùm tia sáng từ nguồn thành các tia sáng song song với lăng kính.

• Lăng kính: Thay vì sử dụng cách tử nhiễu xạ như các loại máy quang phổ khác, máy quang phổ lăng kính sử dụng hệ thống tán sắc với hai lăng kính.

• Ống ngắm (buồng tối): Đây là nơi đặt mắt để quan sát các tia sáng sau khi đã đi qua các giai đoạn trước, từ đó tiến hành phân tích và đọc kết quả.

4.2 Máy quang phổ huỳnh quang tia X (XRF)

Máy quang phổ huỳnh quang tia X (XRF) là một loại máy quang phổ được sử dụng để phân tích thành phần nguyên tố của vật liệu. Nguyên lý hoạt động của máy quang phổ XRF như sau:

• Tia X được chiếu vào vật thể.

• Một phần tia X bị hấp thụ, phần còn lại xuyên qua vật thể.

• Mức độ hấp thu và xuyên qua của tia X phụ thuộc vào thành phần hóa học và độ dày của vật thể. Từ đó người dùng có thể phân tích được.

Máy quang phổ XRF thường được dùng để phân tích các dấu hiệu ánh sáng phát ra từ vật thể nhằm xác định thành phần hóa học và cấu trúc.

Máy quang phổ huỳnh quang tia X

4.3 Máy quang phổ phân huỷ bằng laser (LIBS)

Công nghệ LIBS sử dụng tia laser để làm bốc hơi vật liệu mẫu. Trong quá trình này, các nguyên tử bên trong vật liệu bị kích thích và phát ra ánh sáng đặc trưng cho từng nguyên tố.

Cảm biến trong máy quang phổ LIBS nhận diện các dấu hiệu ánh sáng này và chuyển dữ liệu đến máy phân tích. Máy phân tích xác định tính chất hóa học và cấu tạo của vật liệu, cụ thể là xác định thành phần và tỷ lệ phần trăm của các nguyên tố có trong vật liệu.

Kết quả phân tích được so sánh với thư viện dữ liệu để xác nhận nhanh chóng loại hợp kim.

Máy quang phổ phân huỷ bằng laser

5. Cách sử dụng máy quang phổ

Để sử dụng máy quang phổ, bạn cần thực hiện các bước sau:

Bước 1: Chuẩn bị

Trước khi bắt đầu, hãy đảm bảo bạn đã chuẩn bị đầy đủ mẫu đo và các dung dịch cần thiết. Kiểm tra cuvet, đảm bảo nó đã được rửa sạch và không có bất kỳ vết bẩn nào.

Bước 2: Khởi động và chờ ổn định

Bật máy quang phổ, máy tính và máy in. Chờ khoảng một phút để máy quang phổ ổn định và sẵn sàng hoạt động. Sau đó, mở phần mềm điều khiển máy quang phổ đã được cài đặt trên máy tính.

Bước 3: Thiết lập thông số

Nhấn đúp vào biểu tượng của phần mềm và chọn "Start" trong mục "Quantitative Analyse". Phần mềm sẽ hiển thị một cửa sổ cài đặt với nhiều thông số cần thiết cho quá trình phân tích.

Bạn sẽ cần điền các thông số như chế độ đo, chế độ hiển thị và chế độ hiệu chỉnh (correct) phù hợp với yêu cầu phân tích của bạn.

Bước 4: Chọn chế độ quét

Tùy vào mục tiêu phân tích, bạn sẽ chọn chế độ quét phổ hoặc quét định lượng phù hợp.

Máy quang phổ là một công cụ mạnh mẽ và đa năng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ và đời sống. Từ việc phân tích thành phần hóa học của vật liệu đến xác định cấu trúc phân tử của các hợp chất, máy quang phổ đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm, công nghệ mới. Hy vọng với những thông tin mà Văn Minh vừa chia sẻ bạn sẽ hiểu thêm về thiết bị này.

CÔNG TY TNHH VĂN MINH

Trụ sở chính: Số 55 Phùng Hưng - Hoàn Kiếm - Hà Nội

Liên hệ: (+84) 243 9271027 - 9271028 - 9272364

Fax: 043. 8284434

Email: [email protected]

Website: https://vanminh.com.vn/

Văn Minh chân thành cảm ơn và rất hân hạnh được phục vụ Quý Khách.

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: