Máy quang phổ là gì? Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và ứng dụng

1. Máy quang phổ là gì?

Máy quang phổ hay còn được gọi là quang phổ kế. Đây là dụng cụ dùng để phân tích chùm sáng thành nhiều thành phần đơn sắc. Dựa vào yếu tố này có thể xác định được trong nguồn sáng bất kỳ gồm những gì.

Máy gồm hai loại là máy thông thường và máy tia huỳnh quang. Thiết bị có tác dụng đáng chú ý là phân tích chất độc, chất không độc, phân tích thành phần vật liệu… Do đó, máy quang phổ dùng để nghiên cứu sinh học hoặc ngành hóa học là chính.

Máy có vai trò phân tích chùm sáng thành nhiều thành phần đơn sắc

2. Cấu tạo của máy quang phổ

2.1. Buồng ảnh

Buồng ảnh còn được gọi là buồng tối, ống ngắm. Đây là bộ phận để người sử dụng máy đặt mắt vào quan sát hình ảnh quang phổ thu được.

2.2. Hệ tán sắc

Hệ tán sắc gồm 2 lăng kính. Tác dụng chính của bộ phận này đó là tán sắc chùm ánh sáng khi đi qua ống chuẩn trực.

2.3. Ống chuẩn trực

Ống chuẩn trực giúp biến đổi chùm sáng thành chùm tia song song. Để làm được điều này là nhờ kính hội tụ và khe hẹp F được bố trí sẵn bên trong.

Cấu tạo của máy quang phổ

3. Máy quang phổ hoạt động theo nguyên lý nào?

Hoạt động của máy quang phổ là hiện tượng tán sắc ánh sáng thông qua lăng kính. Chiết suất giữa ánh sáng đơn sắc và môi trường trong suốt có sự chênh lệch đáng kể gây nên hiện tượng tán sắc. Cụ thể:

• Đầu tiên, mẫu kim loại bị kích thích từ nguồn phát quang khi kẹp bởi điện cực và được bảo vệ bởi nguồn khí trơ. Mẫu sẽ bị đốt cháy và tạo ra nguồn ánh sáng trắng chuyển vào buồng quang học bên trong.
• Ánh sáng trắng được thu nhận ở đầu dò sau khi đi qua cách tử. Tác dụng của cách tử là tạo thành ánh sáng đơn sắc khác nhau sau khi tách ánh sáng trắng. Trong đó, mỗi ánh sáng đơn sắc sẽ tương đương với một cường độ ánh sáng và nguyên tố nhất định hoặc hàm lượng phần trăm trong nguyên tố đó.
• Tiếp đến, Detector sẽ thu nhận chùm sáng đơn sắc tại đầu dò rồi biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện áp. Chúng được đưa đến bo mạch điện tử để tính toán, phân tích và đưa ra kết quả.

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của quang phổ kế

4. Ứng dụng của máy quang phổ

Máy quang phổ có vai trò quan trọng trong nghiên cứu, thí nghiệm, khảo sát. Cụ thể:

4.1. Lĩnh vực bảo vệ môi trường

Thông qua nguyên lý hoạt động, thiết bị hỗ trợ cho việc phân loại rác thải. Những rác thải nào có thể tái chế sẽ được giữ lại để bảo vệ môi trường.

4.2. Ứng dụng trong nghiên cứu

Phát hiện thành phần độc hại khi nghi ngờ: Từ việc xác định thành phần trong vật chất, các mẫu nghi ngờ độc hại sẽ được phân tích. Đây là ứng dụng quan trọng giúp nhà quản lý chất lượng chủ động hơn trong quá trình sản xuất, nghiên cứu.

4.3. Lĩnh vực công nghệ thực phẩm

Máy quang phổ có tác dụng phân tích hàm lượng của các chất gây độc hại trong thực phẩm như thủy ngân. Đồng thời, thiết bị giúp kiểm soát chất lượng bao bì, nhất là bao bì trong đóng gói thực phẩm.

4.4. Phục chế tác phẩm nghệ thuật 

Bằng cách phân tích các thành phần hóa học để xác định loại bột dùng trong tác phẩm đó. Điều này sẽ giúp phục chế các tác phẩm nghệ thuật đã hư hỏng hiệu quả.

4.5. Ứng dụng khác

• Ứng dụng để xác định hàm lượng thành phần có trong vật chất như: Viên nhựa, viên thuốc, thực phẩm…
• Phân tích thành phần kim loại, hợp kim có kích thước nhỏ.

Quang phổ kế được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

5. Cách sử dụng máy quang phổ đơn giản, chính xác

Máy quang phổ là thiết bị có cách dùng khá đơn giản giúp xác định chính xác thành phần muốn phân tích. Cách sử dụng như sau:

• Bước 1: Chuẩn bị máy quang phổ, mẫu đo và các dung dịch cần thiết. Cần vệ sinh sạch sẽ Cuvet để đảm bảo quá trình sử dụng đạt hiệu quả tối ưu.
• Bước 2: Tiến hành khởi động các thiết bị gồm: Máy tính, máy in, máy quang phổ. Sau khi khởi động, cần để cho máy ổn định vài phút rồi mới vào phần mềm trên máy tính đã cài đặt sẵn.
• Bước 3: Tìm kiếm và nhấp vào biểu tượng phần mềm. Khi đã hiển thị cửa sổ chính thì vào mục Quantitative Analyse rồi nhấn Start. Vào mục Measuring Settings rồi điền đầy đủ thông số mà hệ thống yêu cầu như: Chế độ hiển thị, chế độ đo, chế độ Correct…

• Bước 4: Kiểm tra và điều chỉnh chế độ quét phù hợp với mục đích sử dụng, phân tích.
• Bước 5: Chờ máy đo và hiển thị kết quả.

SIV Eco đã giới thiệu chi tiết về máy quang phổ và nguyên lý hoạt động của thiết bị trong bài viết trên. Hy vọng các bạn sẽ có thêm thông tin hữu ích và biết cách ứng dụng trong lĩnh vực mà mình theo đuổi.