TRNG I HC KHOA HC T NHIN KHOA

  • Slides: 92
Download presentation
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG GVHD: TS. Lê Vũ Tuấn Hùng HVTH: Nguyễn Đăng Khoa Trần Thị Mỹ Hạnh Nguyễn Thanh Tú

Lưu lại thông tin cần thiết: Địa chỉ bạn đã tải: http: //mientayvn. com/Cao%20

Lưu lại thông tin cần thiết: Địa chỉ bạn đã tải: http: //mientayvn. com/Cao%20 hoc%20 quang%20 dien%20 tu/Semina%20 tren%20 lop/semin 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 Dự án dịch học liệu mở: http: //mientayvn. com/OCW/MIT/Co. html Liên hệ với người quản lí trang web: Yahoo: thanhlam 1910_2006@yahoo. com Gmail: frbwrthes@gmail. com

Chương II: Nguồn sáng cung cấp điều kiện để kích thích phân tử, nguyên

Chương II: Nguồn sáng cung cấp điều kiện để kích thích phân tử, nguyên tử các chất bức xạ hoặc hấp thụ, tán xạ, huỳnh quang…

Nguồn sáng Dùng trong quang phổ phát xạ Dùng trong quang phổ hấp thụ

Nguồn sáng Dùng trong quang phổ phát xạ Dùng trong quang phổ hấp thụ • Phông không liên tục • Có khả năng kích thích các nguyên tố • Điều chỉnh được năng lượng kích thích • Cường độ mạnh • Vùng phổ rộng • Bước sóng thay đổi liên tục Ngọn lửa, hồ quang tia điện. . Đèn catốt rỗng, Đèn hiđro Đèn Xenon… Dùng trong quang phổ raman • Nguồn sáng đơn sắc • Cường độ mạnh • Vạch bức xạ hẹp Các nguồn sáng laser

Nội dung chương 2 I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ 1.

Nội dung chương 2 I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ 1. 2. 3. 4. Ngọn lửa Nguồn plasma cao tần Hồ quang Tia điện II. Nguồn sáng trong quang phổ hấp thụ, huỳnh quang và tán xạ raman 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Đèn dây tóc wolfram Nguồn bức xạ hồng ngoại Đèn thủy ngân Đèn Hg-Xe Đèn đơtêri Đèn Xenon Đèn catốt rỗng Nguồn sáng laser

I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ 1. Ngọn lửa a) Cấu

I. Nguồn sáng dùng trong quang phổ phát xạ 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 v Mẫu phải chuyển thành dung dịch, và phun dưới dạng sương

Nhiệt độ các vùng của ngọn đèn khí

Nhiệt độ các vùng của ngọn đèn khí

b) Thông số của ngọn lửa với một vài thành phần nhiên liệu Thành

b) Thông số của ngọn lửa với một vài thành phần nhiên liệu Thành phần nhiên Nhiệt độ (K) liệu Propan+ không khí 2267 Propan+ oxi 3094 Hydro + không khí 2380 Hydro + oxi 3080 Acetylen + không khí 3150 Acetylen + oxi 3342 C) Ưu điểm: vdễ sử dụng v giá thành thấp d) Nhược điểm: v. Khó điều chỉnh năng lượng của ngọn lửa v. Nhiệt độ không cao nên chỉ dùng kích thích kim loại kiềm v. Khó xác định hàm lượng nguyên tố trong mẫu do có các sản phẩm trung gian

2. Nguồn plasma cao tần a. Cấu tạo • Một ống thạch anh quấn

2. Nguồn plasma cao tần 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

b. Ưu điểm: • Cho nhiệt độ cao 9000 -10. 000 K, ổn định,

b. Ưu điểm: • Cho nhiệt độ cao 9000 -10. 000 K, 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

3. Hồ quang a) Đặc điểm • Hiện tượng phóng điện giữa hai điện

3. Hồ quang a) Đặc điểm • Hiện tượng phóng điện giữa hai điện cực kim loại có hiệu điện thế cỡ 80 V • 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

b) Phân loại • Máy phát hồ quang một chiều: có độ chói cao

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

4. Tia điện • Dùng để tạo nhiệt độ plasma cao mà không cần

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

II. Nguồn sáng trong quang phổ hấp thụ, huỳnh quang và tán xạ Raman

II. Nguồn sáng trong quang phổ hấp thụ, huỳnh quang và tán xạ Raman Một số nguồn sáng Nguồn sáng Đèn wolfram Vùng bức xạ 320 -2. 500 nm Thanh bán dẫn đốt nóng 1000 -40. 000 nm (Si. C, Zirconi, Ytri. . ) Đèn Hg áp suất thấp Đèn Hg áp suất cao 185 và 254 nm 573 và 546 nm Đèn H 2, D 2 Đèn Xenon 180 -370 nm 200 -2500 nm

1. Đèn Wolfram a) Đặc điểm • Vùng phổ rộng từ 320 -2. 500

1. Đèn Wolfram a) Đặc điểm • Vùng phổ rộng từ 320 -2. 500 nm, 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 -2500 nm • Vỏ đèn bằng thạch anh thì có thể truyền qua bức xạ từ 200 -3000 nm

b) Cấu tạo đèn sợi đốt wolfram

b) Cấu tạo đèn sợi đốt wolfram

2. Nguồn bức xạ hồng ngoại liên tục • Thanh bán dẫn Si. C

2. Nguồn bức xạ hồng ngoại liên tục • Thanh bán dẫn Si. C khi đốt nóng bằng dòng điện cho phổ hồng ngoại liên tục từ 1000 -4000 nm • Ngoài ra có thể thay Si. C bằng thanh Nemst thì phổ từ 400 -20. 000 nm • Bóng đèn Halogen Wolfram cũng dùng làm nguồn hồng ngoại mạnh

Một số loại đèn hồng ngoại Halogen wolfram vỏ thạch anh Chất khí Halogen

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

3. Đèn thủy ngân • • a) Đặc điểm Cho bức xạ đơn sắc

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 Ø Đèn Hg áp suất thấp: 0. 01 -1 mm. Hg Ø Đèn Hg áp suất cao: 1 -3 mm. Hg Ø 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

c. Đèn Hg áp suất thấp Đèn huỳnh quang một ví dụ cho đèn

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 289 nm và 254 nm

4. Đèn Hg - Xenon ØĐể mở rộng phổ tử ngoại, khả kiến đến

4. Đèn Hg - Xenon ØĐể mở rộng phổ tử ngoại, khả kiến đến hồng ngoại người ta chế tạo đèn Hg-Xe ØCường độ mạnh hơn và độ rộng vạch phổ sắc nét hơn so với đèn Hg siêu cao ØPhát sáng và sáng lại tức thời

5. Đèn đơtêri D 2 v. Cấu tạo có gốm bao quanh để ngăn

5. Đèn đơtêri D 2 v. Cấu tạo có gốm bao quanh để ngăn sự phóng điện ngoài ý muốn vĐèn D 2 sử dụng cột phóng điện dương của phóng điện hồ quang v. Cho phổ liên tục trong vùng tử ngoại từ 180 -370 nm

6. Đèn xenon • • Có phổ bức xạ liên tục, phổ rất rộng

6. Đèn xenon • • Có phổ bức xạ liên tục, phổ rất rộng từ 200 -2500 nm Công suất cao từ 35 -10000 W 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

Đèn catốt rỗng a)Cấu tạo: – Thân đèn và cửa sổ – Các điện

Đèn catốt rỗng a)Cấu tạo: – Thân đèn và cửa sổ – Các điện cực anốt và catốt – Khí chứa trong đèn: He, Ar, N 2… Đèn catốt rỗng ( hollow cathode lamp)

v Khi đèn làm việc xảy ra sự phóng điện giữa anốt và catốt,

v 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 v Cường độ sáng của đèn catốt cao v Đèn catốt cho phổ vạch tương đối hẹp của kim loại làm catốt v Để làm giảm độ mở rộng vạch phổ người ta làm lạnh catốt bằng nitơ lỏng

3. Nguồn sáng Laser - Laser là tên viết tắt của cụm từ Light

3. Nguồn sáng Laser - 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". -Đặc tính của laser Ø Ánh sáng kết hợp Ø Có tính định hướng cao trong không gian Ø Độ đơn sắc cao, vùng phổ rất hẹp Ø Cường độ mạnh Laser có thể hoạt động ở chế độ phát liên tục hoặc phát xung từ micro giây đến femto giây

Một số laser thông dụng Laser khí CO 2 Vùng phổ bức xạ 9600

Một số laser thông dụng Laser khí CO 2 Vùng phổ bức xạ 9600 -10600 nm Chế độ hoạt động Liên tục hoặc xung Laser bán dẫn Ga As/Ga. Al. As In. Ga. As/In. P Liên tục hoặc xung 750 -900 nm 920 -1700 nm Laser rắn ruby 694, 3 nm Xung Laser khí He-Ne 632, 8 nm Liên tục Laser khí Argon 454, 5 nm; 457, 9 nm; 465, 8. . . Liên tục Laser khí Nitơ 337 nmxung Xung Laser màu 300 -1300 nm Xung hoặc liên tục

a) Caáu taïo cuûa maùy phaùt Laser: i. Môi trường hoạt chất Là môi

a) Caáu taïo cuûa maùy phaùt Laser: i. Môi trường hoạt chất Là môi trường có khả năng khuyếch đại ánh sáng đi qua nó v. Hoạt chất là chất khí -> laser khí : N 2 , Ar… v. Hoạt chất là chất lỏng -> laser lỏng: Pereridin Eu (BA)4 hòa tan trong dung môi rượu ethol + methol v. Hoạt chất là chất rắn -> laser rắn: tinh thể Yttrium Aluminium Garnet, Cr 3+ pha tạp vào tinh thể Al 2 O 3… v. Hoạt chất là bán dẫn -> laser bán dẫn: Ga. As, Pb. S, Pb. Te…

ii. Buồng cộng hưởng • Gồm hai gương phản xạ toàn phần • Một

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

iii. Bộ phận kích thích hay bơm Ø Cung cấp năng lượng để tạo

iii. Bộ phận kích thích hay bơm Ø 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. Ø Kích thích bằng ánh sáng – bơm quang học. Ø 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.

b)Nguyên tắc hoạt động của laser q Hoạt động của laser chỉ xảy ra

b)Nguyên tắc hoạt động của laser q Hoạt động của laser chỉ xảy ra khi giữa hai mức nào đó có sự nghịch đảo độ tích lũy hѵ - - - Mức cao hѵ Ánh sáng khuyếch đại hѵ - Mức thấp q Để năng lượng bơm dẫn đến có sự đảo lộn này cần có 3 hoặc 4 mức tham gia quá trình tương tác

i. Sơ đồ bơm 3 mức • Nhờ bơm quang học nguyên tử chuyển

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 E 3, N 3 E 2, N 2 E 1, N 1

ii. Sơ đồ bơm 4 mức • Hệ nguyên tử chuyển từ mức 1

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 E 4, N 4 E 3, N 3 E 2, N 2

c) Laser Argon • Laser Argon có công suất phát liên tục mạnh nhất

c) Laser Argon • 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

d) Laser nitơ • Là nguồn sáng tử ngoại thông dụng • Các mức

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 337 nm

Sự dịch chuyển mức năng lưọng trong laser nitơ Laser nitơ đơn giản

Sự dịch chuyển mức năng lưọng trong laser nitơ Laser nitơ đơn giản

e) Laser Neodym Ø Hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG_Y 2 Al 2

e) Laser Neodym Ø Hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG_Y 2 Al 2 O 12) cộng thêm 2 -5% Neodym Ø Có bước sóng 1060 nm thuộc phổ hồng ngoại gần. Ø 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. Ø Có thể phát liên tục tới 100 W hoặc phát xung với tần số 10000 Hz

Sơ đồ cấu tạo của laser Nd_YAG

Sơ đồ cấu tạo của laser Nd_YAG

f) Laser màu v Hoạt chất là các chất hữu cơ có đặc trưng

f) Laser màu v Hoạt chất là các chất hữu cơ có đặc trưng là tổ hợp vòng benzen, vòng pyridine, vòng azine. . v Độ rộng vạch laser rất hẹp cỡ 0, 1 nm v Sử dụng bơm quang học để tạo mật độ đảo lộn v Hiện nay có tới 200 chất màu dùng làm hoạt chất và dải bước sóng của những chất màu năm trong miền 3001300 nm. Bằng cách chọn chất màu thích hợp ta có thể thay đổi liên tục bước sóng phát ra trong vùng này

Phụ lục: Cách tạo mẫu

Phụ lục: Cách tạo mẫu

Chương II LĂNG KÍNH CÁCH TỬ NHIỄU XẠ CÁC LINH KIỆN QUANG HỌC CÁC

Chương II LĂNG KÍNH CÁCH TỬ NHIỄU XẠ CÁC LINH KIỆN QUANG HỌC CÁC BẢN BƯỚC SÓNG VÀ MÁY BỔ CHÍNH ĐỘ PH N CỰC GIAO THOA KẾ FABRY- PEROT

A. LĂNG KÍNH -Lăng kính là một môi trường trong suốt đồng nhất và

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…

Quan sát phổ qua lăng kính

Quan sát phổ qua lăng kính

1. Các loại lăng kính Có 3 loại cơ bản : lk phản xạ

1. Các loại lăng kính Có 3 loại cơ bản : lk phản xạ , lk tán xạ , lk phân cực. -Lăng kính phản xạ : Abbe – Koeing Schmidt – Pechan Porro Abble Dove Amici roof Lăng kính phân cực : Nicol Wollaston Rochon Glan – Thomson Glan – Taylor Lăng kính tán xạ : Pellin – Proca Amici Tam giác

Lk Penta làm lệch tia sáng đúng 900 Lk Dove không làm đổi hướng

Lk Penta làm lệch tia sáng đúng 900 Lk Dove không làm đổi hướng chùm sáng nhưng làm đảo ngược chiều của ảnh.

Lk đảo hướng (Retroreflector) phản xạ ngược lại theo hướng tới của mọi tia

Lk đảo hướng (Retroreflector) phản xạ ngược lại theo hướng tới của mọi tia sáng đến.

Lk Littrow (300600 900) dùng làm gương sau của buồng cộng hưởng laser

Lk Littrow (300600 900) dùng làm gương sau của buồng cộng hưởng laser

Lk Pellin – Broca. Có nguồn sáng và quan sát ở góc cố định,

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)

2. Độ tán sắc và năng suất phân giải a. Độ tán sắc :

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. Với là góc lệch cực tiểu 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. 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

B. CÁCH TỬ - Cấu tạo : gồm đế quang học với một số

B. CÁCH TỬ - Cấu tạo : gồm đế quang học với một số lớn các rãnh 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)

Cách tử bậc 0 ứng với i = - r Góc i và r

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.

Quan sát phổ qua cách tử

Quan sát phổ qua cách tử

Máy quang phổ cách tử

Máy quang phổ cách tử

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hiệu suất cách tử vào bước

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.

Độ tán sắc và năng suất phân giải của cách tử Năng suất phân

Độ tán sắc và năng suất phân giải của cách tử 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 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. - 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

C. CÁC BẢN BƯỚC SÓNG VÀ MÁY BỔ CHÍNH ĐỘ PH N CỰC 1.

C. CÁC BẢN BƯỚC SÓNG VÀ MÁY BỔ CHÍNH ĐỘ PH N 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 Sóng phân cực thẳng Ánh sáng phân cực thẳng là ánh sáng phát ra từ laser

Sóng phân cực tròn trái

Sóng phân cực tròn trái

Sóng phân cực êlip So sánh ba loại phân cực

Sóng phân cực êlip So sánh ba loại phân cực

Ánh sáng không phân cực như đèn Led , mặt trời , huỳnh quang….

Ánh sáng không phân cực như đèn Led , mặt trời , huỳnh quang….

Chương IV PHƯƠNG PHÁP PH N TÍCH QUANG PHỔ LÀ GÌ ? Phương pháp

Chương IV PHƯƠNG PHÁP PH N 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)

CÁC PHƯƠNG PHÁP PH N TÍCH QUANG PHỔ Phổ phát xạ phân tử PH

CÁC PHƯƠNG PHÁP PH N TÍCH QUANG PHỔ Phổ phát xạ phân tử PH N Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV–VIS) TỬ Phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) Phổ tán xạ Raman PHỔ Phổ phát xạ nguyên tử NGUYÊN Phổ hấp thụ nguyên tử TỬ PHỔ TIA X Phổ huỳnh quang nguyên tử Phổ phát xạ tia X Phổ nhiễu xạ tia X Phổ huỳnh quang tia X PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ Phổ cộng hưởng từ điện tử Phổ cộng hưởng từ proton

CÁC VÙNG PHỔ Tên vùng phổ Bước sóng (. 10 -5 cm) Tia Gamma

CÁC VÙNG PHỔ 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

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ Nguyên lý hoạt động : Mẫu vật cần nghiên

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.

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ Cấu tạo cơ bản: Hệ trực Nguồn sáng Mẫu

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ Cấu tạo cơ bản: Hệ trực Nguồn sáng Mẫu chuẩn và kích thích vật Khe máy đầu vào Hệ tán sắc Hệ buồng tối và Khe máy đầu ra Bộ phận phối hợp: Hệ thống xử lý Hệ thống mẫu tự động chiếu sáng, lọc sáng Máy tính và phần mềm điều khiển + xử lý số liệu Hệ thu phổ và khuếch đại tín hiệu

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ Các thông số đặc trưng cơ bản : Độ

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ 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

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ Cấu tạo của máy quang phổ tùy thuộc vào

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ 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 Máy quang phổ đơn kênh : chỉ có 1

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ 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 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 cách tử kép : ghép nối tiếp hai hệ tán sắc với nhau tăng năng suất phân li và độ tán sắc

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ

MÁY QUANG PHỔ PHÁT XẠ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ Nguyên lý hoạt động : Dựa vào khả năng

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ Nguyên lý hoạt động : 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 Định luật Lambert – Beer : Khi chùm sáng có cường độ I 0 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 < I 0. Nếu I 0 nhỏ và các hiện tượng phản xạ, tán xạ không đáng kể thì : Độ truyền qua :

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ Độ hấp thụ: Trong đó: C là nồng độ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ Độ hấp thụ: Trong đó: C là nồng độ của dùng dịch (mol/l hoặc %) d là bề dày của lớp dung dịch (cm) 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 = 1 M và d = 1 cm thì A = dùng trong phân tích cấu trúc , tính chất quang phổ Khi C = 1% và d = 1 cm thì A = được gọi là hệ số hấp thụ riêng dùng trong phân tích kiểm nghiệm

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ Máy quang phổ 1 chùm tia phải đo 2

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ 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) I 0 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 SƠ ĐỒ MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ SƠ ĐỒ MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ MỘT CHÙM TIA VÀ HAI CHÙM TIA

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Nguyên lý hoạt động : Sự dịch

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Nguyên lý hoạt động : 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 Các đặc điểm riêng : Ø Môi trường làm việc phải khô, sạch (tốt nhất là chân không) Ø Nguồn sáng phải có tính ổn định Ø Đầu thu phải nhạy với vùng phổ hồng ngoại.

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại dùng hệ tán sắc: v Mẫu đo đặt trước hệ tán sắc v Chùm sáng qua mẫu có tần số thấp v Dùng 2 chùm tia để tránh tính không ổn định của nguồn v Khe máy thường xuyên thay đổi độ rộng để giữ cường độ ánh sáng tới không đổi v Hệ tán sắc thường dùng cách tử phản xạ có hằng số cách tử lớn v Hệ trực chuẩn và hội tụ dùng gương thủy tinh mạ nhôm

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại biến đổi Fourier : • 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 Nguyên lý hoạt động máy quang phổ

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Nguyên lý hoạt động máy quang phổ FTIR Máy quang phổ hấp thụ hồng ngoại biến đổi Fourier : • 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.

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Hình ảnh từ bộ thu

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Hình ảnh từ bộ thu

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Ưu điểm FTIR : v Độ phân

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Ưu điểm FTIR : v Độ phân giải tương đối cao. v Đo được phổ cường độ yếu v Toàn bộ phổ thu được một cách đồng thời. v Phổ không bị nhiễu trong quá trình thu.

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Ứng dụng FTIR : v Nhận dạng

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Ứng dụng FTIR : v 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. v Khả năng phân tích : – – Hiệu suất kết dính. Định lượng thiết bị đúc nhỏ. Phân lớp vật liệu. Ăn mòn hoá học. v Chất lượng điều khiển 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 kiểm tra chất lượng.

MÁY QUANG PHỔ HẤP THỤ HỒNG NGOẠI Ứng dụng FTIR kiểm tra chất lượng.