Bài giảng : Phân tích công cụ part 7 docx

110

PHỔ PHÁT XẠ NGUYÊN TỬ
(ATOMIC EMISION SPECEROMETRY-AES
)
7.1. Sự xuất hiện của AES
Để hiểu về sự xuất hiện của phổ phát xạ nguyên tử, trước tiên chúng ta hãy
xem lại về cấu tạo của nguyên tử. Vì phổ phát xạ là phổ của nguyên tử tự do ở trạng
thái hơi, khi nó bị kích thích và chính cấu tạo của nguyên tử là một yếu tố quyết
định sự xuất hiện của phổ. Nguyên tử có cấu tạo gồm hai phần cơ bản là:
- Hạt nhân nguyên tử, nó quyết định điện tích dương của nguyên tử, và khối lượng
của nguyên tử. Hạt nhân nằm giữa nguyên tử nhưng chiếm một thể tích rất nhỏ
(1/10
4
) so với thể tích toàn bộ của nguyên tử.
- Các điện tử được sắp xếp thành từng lớp và chuyển động trên những quỹ đạo
(orbital) khác nhau bao xung quanh hạt nhân. Các điện tử chiếm một không gian rất
lớn của nguyên tử. Các điện tử hóa trị ở lớp ngoài cùng của nguyên tử là yếu tố tạo
ra phổ phát xạ và hấp thụ nguyên tử.
Trong điều kiện bình thường nguyên tử ở trạng thái bền vững, nó có năng
lượng nhỏ nhất và được gọi là trạng thái cơ bản. Trong điều kiện này nguyên tử
không phát và cũng không thu năng lượng. Đó là trạng thái tồn tại của nguyên tử ở
trong vật chất. Nhưng nếu chúng ta hóa hơi vật chất để đưa các nguyên tử đến trạng
thái hơi tự do và cung cấp cho đám hơi đó một năng lượng phù hợp thì các nguyên
tử tự do này sẽ nhận năng lượng, nó bị kích thích và các điện tử hóa trị của nó sẽ
chuyển lên mức năng lượng cao hơn theo sơ đồ: A
o
+

E → A*

(cơ bản) (bị kích thích)
Tất nhiên giá trị

E phải nhỏ hơn năng lượng ion hóa. Lúc này nguyên tử
đang ở trạng thái kích thích nhưng trạng thái này không bền, nguyên tử chỉ tồn tại
lâu nhất là t = 10
-8
giây. Sau đó nó có xu hướng giải phóng năng lượng đã nhận vào
để trở về trạng thái năng lượng bền vững. Đó là quá trình phát xạ của nguyên tử đã
bị kích thích. Các tia phát xạ của quá trình này chính là phổ phát xạ của nguyên tử,
đó là phổ của các điện tử hóa trị của nguyên tử khi chuyển mức năng lượng tạo ra.
A* → A
o
+ n(h
v
)
Chùm phát xạ này có n tia có độ dài sóng khác nhau (chủ yếu ở trong vùng UV
– VIS) và số n là số nguyên, nó có thể là từ 1 đến hàng ngàn. Những nguyên tố nào
có số điện tử nhiều, có nhiều mức năng lượng và nhiều lớp điện tử, số điện tử hóa
trị càng nhiều thì số n càng lớn tức là số vạch phổ phát xạ nhiều. Ví dụ như Fe, Mn,
Ni, Nd, Ce, Theo định luật Einstein, ở đây chúng ta có:

111

hv = 
E Hay là:

E
=

λ
ch.
Trong đó: c là vận tốc ánh sáng
trong chân không, h là hằng số Plank và λ là độ dài sóng của vạch phổ phát xạ.
Nếu thu và phân ly chùm sáng phát xạ đó ra thành từng tia λ thì ta sẽ có được
toàn bộ các vạch phổ phát xạ của các nguyên tố đã bị kích thích. Như vậy phổ AES
là sản phẩm của sự tương tác của vật chất (nguyên tử tự do) với nguồn năng lượng
phù hợp như điện năng, nhiệt năng. Đó là nguồn năng lượng kích thích phổ. Bây
giờ nếu gọi cường độ phát xạ của một vạch phổ (1 tia) là I
λ
thì trong những điều
kiện nhất định chúng ta luôn có biểu thức: I
λ
= k.C
b
(7.1)
Trong đó, k là hằng số thực nghiệm, nó phụ thuộc tất cả các điều kiện hóa hơi
mẫu, kích thích phổ của đám hơi nguyên tử. Nếu các điều kiện này cố định thì k là
hằng số. Còn b cũng là một hằng số, được gọi là hằng số bản chất, nó do bản chất
của mỗi nguyên tử, của mỗi vạch phổ và nồng độ của mỗi nguyên tố xác định. Giá
trị của b luôn nằm trong vùng 0 < b ≤ 1. Ở đây, với mọi vạch phổ chúng ta luôn
luôn có một giá trị của nồng độ C
o
của chất ở trong mẫu mà b = 1 và luôn có:
- Nếu C
x
< C
o
: thì luôn luôn có b = 1.
- Nếu C

x
> C
o
: giá trị b tiến dần xa 1 về 0, khi nồng độ C
x
tăng dần lên.
Công thức (7.1) là phương trình cơ sở của phương pháp phân tích định lượng
theo phổ phát xạ nguyên tử, quan hệ giữa I
λ
và C có dạng như trong hình 7.1







Hình 7.1. Quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ
Đường biểu diễn này có hai giai đoạn. Đoạn AB ứng với vùng nồng độ C
a
- C
o

là một đoạn thẳng. Ở đây quan hệ I
λ
và C là tuyến tính. Còn đoạn BC là đoạn không
tuyến tính. Nồng độ C
o
được gọi là nồng độ giới hạn của vùng tuyến tính. Các vạch
phổ càng nhạy thì C

o
nhỏ và ngược lại (bảng 7.1). Trong thực tế phân tích người ta
chỉ sử dụng đoạn AB vì việc xây dựng đường chuẩn dễ và thu được độ chính xác
cao. Bên cạnh việc phân tích định lượng, phổ phát xạ nguyên tử là một phương
pháp rất ưu việt để phân tích định tính các nguyên tố, đặc biệt là các kim loại trong
mọi đối tượng mẫu khác nhau. Vì mỗi nguyên tố trong quá trình phát xạ đều phát ra
I
λ

0

C
a
C
o
C
A

b=1
B

b<1
C


112

một số vạch đặc trưng riêng cho nó mà không có ở nguyên tố khác. Đó là cơ sở để
phát hiện các nguyên tố.

Bảng 7.1. Giới hạn của vùng tuyến tính C
o
(*)

Nguyên tố
Vạch phổ (nm)
Độ nhạy (%) C
o
(%)
Ce 424,870
La 423,838
Pr 422,298
Nd 425,244
Sm 443,432
Eu 420,505
Gd 418,050
0,03
0,01
0,02
0,03
0,01
0,01
0,02
1,5
0,8
1,5
1,3
1,0
0,7
1,0

(*): phổ hồ quang điện cực than, mẫu bột.
7.2. Nguyên tắc của phép đo phổ phát xạ
Trên cơ sở của sự xuất hiện phổ phát xạ như đã nêu ở trên, chúng ta thấy muốn
ứng dụng phổ phát xạ để phân tích các nguyên tố thì cần thực hiện các nguyên tắc
sau đây:
1. Tìm điều kiện phù hợp để hóa hơi mẫu phân tích hoàn toàn và tốt nhất, biến tất cả
mẫu thành trạng thái hơi (thể khí).
2. Nguyên tử hóa đám hơi của mẫu để tạo ra đám hơi của các nguyên tử tự do của
các nguyên tố phân tích một cách hoàn toàn và ổn định.
3. Kích thích các nguyên tử của nguyên tố cần phân tích trong đám hơi đó để chúng
phát ra phổ phát xạ của nó sao cho có hiệu suất cao, ổn định và lặp lại được.
4. Thu toàn bộ chùm sáng phát xạ của mẫu, phân ly thành phổ và ghi phổ đó lại.
Như vậy ta có phổ phát xạ của mẫu phân tích.
5. Đánh giá định tính và định lượng phổ thu được theo yêu cầu đặt ra.
Đây là 5 công việc phải thực hiện của một quy trình phân tích. Đó cũng là
nguyên tắc của phép đo AES. Xây dựng một quy trình phân tích để xác định một
nguyên tố chính là tiêu chuẩn hóa và chọn các điều kiện phù hợp nhất cho từng
công việc đó. Để thực hiện được các công việc này chúng ta phải có một hệ thống
máy đo phổ phát xạ nguyên tử. Theo nguyên tắc chung thì một hệ thống máy đo
phổ phát xạ phải gồm tối thiểu ba bộ phận chính như sau:
1. Nguồn năng lượng: là dụng cụ hay bộ phận trang bị để thực hiện 3 nhiệm
vụ đầu, tức là hóa hơi, nguyên tử hóa và kích thích phổ.

113

2. Máy quang phổ (bộ đơn sắc hay detector): là 1 bộ phận có nhiệm vụ thu
nhận, phân ly chùm tia phát xạ thành từng vạch phổ của mỗi nguyên tố và chọn để
ghi nhận lại cường độ của các vạch phổ phát xạ đó.
3. Hệ thống chỉ thị kết quả phân tích định tính và định lượng.
Đây là các bộ phận cơ sở tối thiểu của 1 hệ máy đo phổ phát xạ nguyên tử.

Song ngày nay để chương trình hóa các quá trình đo, tăng tốc độ đo hay lưu trữ, in
ấn, so sánh các kết quả, các hệ thống máy phổ phát xạ còn thêm bộ phận tự động
đưa mẫu, 1 máy tính chuyên dụng cho nó và màn hình video. Máy tính có nhiệm vụ
điều khiển tất cả.
7.3. Trang bị của phép đo phổ phát xạ
7.3.1. Nguồn năng lượng
Là bộ phận rất quan trọng, nó quyết định độ nhạy của phép đo. Bởi vì có hóa
hơi và nguyên tử hóa được mẫu, có kích thích được các nguyên tử thì mới có được
phổ phát xạ của chúng. Do đó, yêu cầu của nguồn năng lượng là:
- Có năng lượng đủ lớn để hóa hơi được mẫu, nguyên tử hóa được các phân tử và
kích thích được các nguyên tử đạt hiệu suất cao. Có như thế phép phân tích mới có
độ nhạy cao.
- Phải ổn định và lặp lại được tốt.
- Điều chỉnh được độ lớn của năng lượng phù hợp cho từng phép phân tích mỗi
nguyên tố trong mỗi loại mẫu.
- Không tạo ra phổ phụ làm ảnh hưởng hay gây khó khăn cho việc phân tích.
- Tiêu tốn ít mẫu.
Trong các yêu cầu này, yêu cầu thứ 5 trong một số trường hợp không cần chú
ý nếu có nhiều mẫu, như phân tích quặng. Song trong phân tích máu, serum, phân
tích chất tinh khiết cao thì không thể bỏ qua được.
Do phải đạt được những yêu cầu trên nên mặc dù nguồn năng lượng có rất
nhiều nhưng chỉ có 1 vài loại là được dùng cho mục đích phân tích phổ phát xạ, như
ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, sự bắn phá catot, tia laze, cảm ứng
cao tần, sóng ngắn, Đồng thời trên cơ sở đó chúng ta có các kỹ thuật phân tích
AES khác nhau. Sau đây, chúng ta sẽ lần lượt xem xét đến đặc điểm của 1 số loại đã
và đang được dùng phổ biến.
7.3.1.1. Ngọn lửa đèn khí
Là ngọn lửa được tạo thành khi đốt 1 chất oxi hóa (như oxi, không khí, N
2
O)

với 1 chất cháy (như C
2
H
2
, propan, ) để tạo ra nhiệt của ngọn lửa. Nhiệt độ của
ngọn lửa là yếu tố quyết định quá trình hóa hơi, nguyên tử hóa và kích thích phổ

114


của vật chất mẫu. Nói chung, ngọn lửa đèn khí thường chỉ cho nhiệt độ từ 1700 đến
3300
o
C. (bảng 7.2).
Bảng 7.2
:
quan hệ giữa nhiệt độ và thành phần khí

Khí oxi hóa (l/ph) Khí cháy (l/ph) Tỷ lệ Nhiệt độ (
o
C)
Không khí
Không khí
Không khí
Khí N
2
O
Không khí
Oxi
Axetylen

Axetylen
Axetylen
Axetylen
Propan
Axetylen
4,2/0,9
4,2/1,2
4,2/1,6
4,0/4,5
4,2/1,5
1,2/1,5
2100
2450
2300
2800
2050
2700
Nhiệt độ ngọn lửa đèn khí phụ thuộc vào:
- Cấu tạo của đèn đốt hỗn hợp khí tạo ra ngọn lửa.
- Bản chất của các khí cháy tạo ra ngọn lửa.
- Tỷ lệ thành phần của các khí.
Vì thế mỗi 1 hỗn hợp của 2 chất khí (1 oxi hóa, 1 chất cháy) luôn cho những nhiệt
độ khác nhau. (xem bảng 7.2).
Như vậy, ngọn lửa có nhiệt độ thấp. Nó chỉ phù hợp cho việc kích thích các
kim loại kiềm và kiềm thổ. Vì các nguyên tố này có thế kích thích phổ phát xạ thấp
(2 – 3,5 eV).
Về mặt cấu tạo ngọn lửa đèn khí gồm 3 phần. Phần tối (a) ở sát miệng đèn, có
nhiệt độ thấp. Phần lõi (tâm b) là phần chính của ngọn lửa, phần này hầu như không
có màu, nhiệt độ cao nhất và hầu như không có các quá trình thứ cấp, nhiệt độ lại ổn
định. Vì thế mẫu phân tích phải được đặt ở phần này là tốt nhất. Phần thứ 3 (c) là vỏ

và đuôi của ngọn lửa. Phần này nhiệt độ thấp, có màu hơi vàng và có nhiều quá
trình phụ. Vì thế trong chế tạo máy, người ta phải cấu tạo các đèn nguyên tử hóa
mẫu sao cho phần này nhỏ nhất để loại trừ ảnh hưởng của nó (hình 7.2). Do đặc
điểm như thế nên ngọn lửa đèn khí chỉ được dùng làm nguồn kích thích để phân tích
chủ yếu là các kim loại kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs) và 1 vài kim loại kiềm thổ (Ca,
Mg) với độ nhạy từ 1 – 10 µg/ml. Với nguồn năng lượng này người ta có 1 hệ phép
đo phổ phát xạ các kim loại kiềm và kiềm thổ, được gọi là “phổ ngọn lửa” hay “phổ
kế ngọn lửa” nhưng về bản chất thì nó vẫn là phổ phát xạ của nguyên tử. Ở đây 1
điều nên chú ý là sự kích thích phổ trong ngọn lửa đèn khí thì ảnh hưởng của thành
phần nền, matrix của mẫu là rất lớn.



115

7.3.1.2. Hồ quang điện
Là nguồn năng lượng nhiệt, được tạo ra do sự phóng điện giữa 2 điện cực (chủ
yếu là điện cực than) có dòng cao (10 – 20A) và thế trung bình (220 – 250V). Nhiệt
độ của hồ quang điện là từ 3000 đến 6000
o
C nên hồ quang điện là nguồn năng
lượng trung bình. Nhiệt độ trung bình của nó phụ thuộc vào: chất và bản chất của
vật liệu làm điện cực, cường độ dòng điện của mạch hồ quang, thành phần matrix
của mẫu.
Nói chung nguyên liệu làm điện cực là bền nhiệt, có thế ion hóa và kích thích
cao thì cho hồ quang có nhiệt độ cao (bảng 7.3) và cường độ dòng trong mạch hồ
quang càng lớn thì nhiệt độ càng cao (hình 7.3).
Do đặc điểm này nên hồ quang là nguồn kích thích phổ phù hợp cho khoảng
45 nguyên tố. Nó cũng là 1 nguồn năng lượng cho độ nhạy tương đối cao (từ 10 –
0,1µg) của phép đo phổ phát xạ. Hồ quang điện có hồ quang dòng xoay chiều và hồ

quang dòng 1 chiều. Trong 2 loại này hồ quang dòng xoay chiều cho độ ổn định cao
hơn. Vì thế hồ quang dòng xoay chiều thường được sử dụng nhiều hơn. Nó thích
hợp cho cả mẫu bột dẫn điện và không dẫn điện. Nhưng sự kích thích phổ phát xạ
bằng hồ quang điện bị ảnh hưởng của matrix rất lớn, nhất là các nền (matrix) bền
nhiệt như silicat, quặng zircomat, wolfamat,

Bảng 7.3.
N
hiệt độ và nguyên liệu làm điện cực

Điện cực Dòng (A) Nhiệt độ (
o
C) Thế ion hóa (eV)
1. Graphit ép
2. Fe kim loại
3. Zn kim loại
4. Al kim loại
5. Cr kim loại
10
10
10
10
10
5800 (1)
4400 (3)
5200 (2)
3800 (5)
4000 (4)
11,25
7,86

9,40
5,90
6,76
Phần đuôi và vỏ

Phần tâm
Phần tối
a
b
c
Tâm ngọn lửa
Hình 7.2. Cấu tạo ngọn lửa đèn khí

116

7.3.1.3 Tia lửa điện
Là nguồn năng lượng nhiệt được tạo thành do sự phóng điện giữa 2 điện cực
có dòng nhỏ (100 – 1000 mA), nhưng có thế rất cao (20 – 30 kV). Đó là sự phóng
điện gián đoạn giữa 2 điện cực, thường là từ 50 – 500 chu kỳ trong 1 giây. Tia lửa
điện có nhiệt độ tương đối cao khoảng 4000 – 7000
o
C. Nhưng tia điện không làm
nóng điện cực nên sự bay hơi của mẫu thường là khó và chậm. Vì thế tia điện có độ
nhạy không cao (10 – 100 µg) nhưng có độ ổn định tốt hơn hồ quang. Vì thế, khi
dùng tia lửa điện thời gian kích thích và ghi phổ phải dài.
Nhiệt độ của tia lửa điện là phụ thuộc chủ yếu vào mật độ dòng điện (hình
7.3) và bị ảnh hưởng của cấu trúc của nguyên liệu làm điện cực. Các nguyên liệu có
độ bền nhiệt cao thì ít ảnh hưởng đến nhiệt độ của tia điện. Vì tia lửa điện không
làm nóng điện cực nên nó rất phù hợp để phân tích các vật mẫu là kim loại hay hợp
kim, cũng như các mẫu dung dịch. Song lại không thích hợp với vật mẫu là quặng,

đất, đá, muối, oxit, silicat,
Ba loại nguồn năng lượng nhiệt nói trên thuộc loại các nguồn năng lượng cổ
điển, có độ nhạy trung bình nhưng đơn giản, dễ sử dụng nên vẫn được sử dụng.
Ngày nay do đòi hỏi của thực tế sản xuất và sự phát triển mạnh của khoa học kỹ
thuật nên nhiều nguồn năng lượng mới đã ra đời và được sử dụng cho phân tích của
phổ phát xạ như plasma sóng ngắn, tia laze, plasma cao tần cảm ứng, nguồn năng
lượng phóng xạ, Các loại này đều có độ nhạy cao (trong vùng 100 – 0,1 ng). Song
tất nhiên mỗi loại đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Hiện nay do tính chất
kinh tế, tính ổn định và dễ sử dụng nên chỉ có plasma cao tần cảm ứng (ICP) là
được sử dụng phổ biến nhất trong phép đo để phân tích vi lượng.
7.3.1.4. Plasma cao tần cảm ứng (ICP)
Là môi trường kích thích phổ có nhiệt độ cao (4000 – 10000
o
C) được tạo ra
I
o

T (
o
C)

I

(Amp)

T
(
o
C)

J
o

J
(A/cm
2
)

(a) (b)
Hình
7
.3.

(a) quan hệ giữa nhiệt độ và cường độ dòng điện trong hồ quang

(b) quan hệ giữa nhiệt độ và mật độ dòng trong tia điện

117

bởi năng lượng cảm ứng cao tần của dòng điện được cấp từ máy phát cao tần có tần
số 27,12 MHz hay 450 MHz. Thực chất của plasma ICP là nguồn năng lượng nhiệt
điện của ngọn lửa được duy trì bởi cuộn cảm ứng cao tần.
Plasma ICP hiện nay được sử dụng phổ biến vì nó có nhiều ưu điểm như: độ
nhạy khá cao, từ 10 – 0,1 ng; phân tích được tất cả các nguyên tố bền nhiệt, các
matrix bền nhiệt; độ ổn định cao, sai số nhỏ, lặp lại tốt; vùng tuyến tính rộng (từ 1
đến 10
5
lần); tốc độ phân tích lớn (50 – 120 mẫu/h); ảnh hưởng của matrix mẫu hầu
như không có hoặc là rất ít thấy và rất nhỏ.
Do có những ưu việt đó mà hiện nay nguồn plasma ICP lấn át tất cả các nguồn

năng lượng khác trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử. Đặc biệt là các nguyên tố đất
hiếm thì ICP là nguồn năng lượng rất phù hợp.
7.3.2. Máy quang phổ (bộ đơn sắc)
Máy quang phổ là bộ phận thu nhận chùm tia phát xạ của mẫu để phân ly
thành phổ và ghi lại phổ đó. Về nguyên tắc 1 bộ đơn sắc của máy phổ phát xạ phải
gồm có 2 phần: phần hệ quang học và phần điện tử. Hệ điện tử làm nhiệm vụ
khuếch đại tín hiệu đo và điều khiển. Hệ quang học gồm có: bộ chuẩn trực và khe
vào; bộ phân ly (tán sắc) chùm sáng đa sắc thành phổ đơn sắc; bộ chuẩn trực để hội
tụ những tia cùng bước sóng lên mặt phẳng tiêu.
Trong các máy quang phổ cổ điển, bộ tán sắc thường là hệ lăng kính nhưng
những máy quang phổ hiện đại có độ phân giải cao thì nó là các cách tử phản xạ, có
hằng số k từ 1800 – 3600 V/mm. Máy quang phổ có loại 1 kênh và loại đa kênh,
cũng có loại ghép đồng thời cả hai. Nhưng dù loại nào thì hệ tán sắc là yếu tố quyết
định vùng phổ làm việc của máy quang phổ. Phổ phát xạ thường có vùng phổ từ
200 – 900 nm. Các máy lăng kính thường chỉ có 1 kênh. Các máy cách tử có thể có
1 kênh hoặc nhiều kênh.
Với các máy thế hệ cũ, toàn bộ vùng phổ được ghi trên kính ảnh hay phim ảnh.
Sau đó việc định tính và định lượng phải quan sát qua kính ảnh đã ghi phổ đó. Các
máy quang phổ hiện đại (ICP – AES) phổ thường ghi trên băng giấy để phục vụ
định tính và đo trực tiếp I
λ
nhờ các nhân quang thu nhận, sau đó hệ điện tử khuếch
đại, bổ chính nền, tính và chỉ thị kết quả định lượng nhờ máy printer. Vì thế các
máy này cho độ nhạy cao, tốc độ phân tích lớn. Với máy đa kênh thì mỗi kênh phải
có 1 nhân quang điện cho 1 nguyên tố. Nó là các nhân quang điện kiểu ống, có độ
khuếch đại 10
4
– 10
7
lần.

Ngoài 3 bộ phận chính đã nêu ở trên, để thu được tốt chùm sáng phát xạ của
mẫu (ở plasma) thì trước khe máy còn có hệ thống lọc, hệ thống gương chiếu sáng
khe máy phù hợp cho mỗi vùng phổ, hệ thống đưa mẫu tự động,



118

7.3.3. Các trang bị để chỉ thị kết quả định lượng
Các trang bị để chỉ thị kết quả phân tích cũng đã được phát triển liên tục. Đầu
tiên là các điện kế đọc cường độ vạch phổ qua độ lệch của kim. Tiếp đến là các máy
tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ dưới dạng chiều cao của pic. Sau đó là hệ chỉ
thị số digital. Máy printer in luôn kết quả đo. Ngày nay, các máy quang phổ đều
ghép với máy tính, cho nên việc nghiên cứu đo đạc có thể được chương trình hóa,
các kết quả cũng như những điều kiện đo đều được thể hiện trên màn hình video.
Sau đó có thể in ra giấy nhờ máy printer khi cần thiết.
7.4. Một số yếu tố ảnh hưởng
Trong phép đo phổ phát xạ nguyên tử cũng có 1 số yếu tố ảnh hưởng đến kết
quả phân tích. Để dễ hiểu, chúng ta có thể hệ thống hóa thành mấy loại sau đây:
7.4.1. Ảnh hưởng của phổ
: đó là sự trùng vạch, sự chen lấn của các vạch phổ có độ
dài sóng gần nhau đối với những máy phổ có độ phân giải không cao và mẫu có
nhiều nguyên tố có phổ phức tạp. Bên cạnh đó là phổ chất nền của vật mẫu. Song,
hiện nay với các máy có độ phân giải cao và có nhiều kỹ thuật bổ chính nền nên yếu
tố này cũng được loại trừ không khó khăn.
7.4.2. Ảnh hưởng vật lý khác
: như độ nhớt của dung dịch mẫu, trạng thái của mẫu.
Muốn loại trừ yếu tố này thì tốt nhất mẫu phân tích và mẫu chuẩn phải được xử lý
và chế tạo trong cùng 1 điều kiện như nhau, hoặc dùng phương pháp thêm để loại
bỏ ảnh hưởng của nền. Sự ion hóa, sự phát xạ nền, đó là các yếu tố cần phải xem

xét.
7.4.3. Ảnh hưởng về mặt hóa học:
loại yếu tố này rất đa dạng và phức tạp, có lúc
xuất hiện có lúc không. Những vấn đề cần chú ý ở đây là:
- Môi trường pH của dung dịch mẫu nếu là mẫu lỏng (dung dịch).
- Thành phần của mẫu, đặc biệt là yếu tố nền (chất nền – matrix). Sau đó là nguyên
tố thứ 3 ảnh hưởng đến nguyên tố phân tích. Vì mỗi một thành phần nền khác nhau
thì có yêu cầu năng lượng hóa hơi, nguyên tử hóa khác nhau, nhất là những matrix
bền nhiệt. Trong ngọn lửa, hồ quang điện và tia điện thì những yếu tố này ảnh
hưởng rất rõ rệt. Nhưng trong ICP thì hầu như ít ảnh hưởng vì plasma ICP có nhiệt
độ rất cao.
7.4.4. Chọn kỹ thuật chuẩn bị mẫu đưa mẫu vào plasma
: vấn đề này gắn liền
với nguồn năng lượng dùng để kích thích phổ của mẫu phân tích đã được chọn. Vì
thế, phải căn cứ theo yêu cầu của mỗi loại nguồn và tính chất của mỗi loại mẫu
phân tích cụ thể mà chọn cách xử lý và chuẩn bị mẫu cho thích hợp. Ví dụ, với
nguồn năng lượng ICP thì mẫu nên chuyển về dạng dung dịch trong môi trường
HCl hay HNO
3
có nồng độ từ 1 – 2% là tốt. Nếu dùng hồ quang xoay chiều để phân

119

tích các mẫu quặng, đất, đá, muối, oxit, thì nên để mẫu ở dạng bột mịn có trộn với
phụ gia bột than quang phổ, chất đệm ion hóa, trong tỷ lệ phù hợp.
7.5. Phân tích định tính bằng AES
Nguyên tắc của phân tích định tính theo phổ phát xạ là dựa trên cơ sở khi bị
kích thích trong những điều kiện nhất định, mỗi nguyên tử của 1 nguyên tố thường
phát ra 1 số vạch phổ phát xạ đặc trưng riêng cho nó mà không có ở nguyên tố khác.
Vì vậy, khi quan sát được các vạch phổ đặc trưng của nó trong phổ thu được của

mẫu phân tích trên kính ảnh hay trên băng giấy thì ta kết luận nguyên tố đó có mặt
trong mẫu. Tuy nhiên, để đảm bảo độ tin cậy cao thì chúng ta phải tìm thấy ít nhất
là 2 vạch đặc trưng của nó trong phổ của mẫu. Với các máy có độ phân giải cao thì
việc đánh giá định tính là dễ và khó nhầm lẫn. Bảng 7.4 là 1 số vạch phổ phát xạ
đặc trưng của 1 số nguyên tố trong phổ hồ quang và phổ ICP.
Bảng 7.4.
M
ột số vạch phát xạ đặc trưng của các nguyên tố

Vạch phổ (nm)
Nguyên tố
Cường độ Thế kích thích (eV)

Ag 328,068
338,289
520,907
Al 308,216
309,271
396,153
Ba 455,404
493,409
553,555
Cu 324,754
327,396
521,820
Fe 248,328
358,120
371,994
373,487
Mg 285,213

383,231
383,826
Mn 279,482
279,827
280,106
403,076
5500R
2800R
100R
320R
650R
900R
6500R
2000R
650R
5000R
2500R
100
280R
600R
600R
700
6000R
300
500
800R
650R
400R
2000R
3,78

3,66
6,04
4,02
4,10
3,14
7,93
7,72
3,24
3,82
3,78
6,19
4,99
4,32
3,32
4,18
4,34
5,94
5,90
5,89
6,10
5,90
3,10

120

7.6. Phân tích định lượng
Phân tích định lượng là dựa trên cơ sở cường độ của vạch phổ phát xạ của 1
nguyên tố có quan hệ tỷ lệ với nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích theo
công thức (7.1) như đã trình bày trong mục 7.1 ở trên. Với những máy quang phổ
hiện đại, người ta đo trực tiếp I nhưng những máy quang phổ phát xạ cũ thì phổ

phải ghi lên phim hay kính ảnh thì ta có sự chuyển đổi giữa cường độ vạch phổ I và
độ đen S là: S = γlogI
λ .
Và: S = γlogC
x
+ a khi b = 1.Trong đó: a = γlogk
Còn γ là hệ số nhũ tương của phim hay kính ảnh. Như vậy, ta có 2 phương trình của
phép đo định lượng. Phương trình I
λ
= kC có dạng y = ax và phương trình này phục
vụ cho các máy đo trực tiếp cường độ I của vạch phổ phát xạ. Còn phương trình S =
γlogC
x
+ a có dạng y = ax + b với x = logC
x
cũng là phương trình đường thẳng hệ
số góc là a, nhưng cắt trục tung tại giá trị b. Phương trình này phục vụ cho phép đo
độ đen vạch phổ trên kính ảnh.
Như vậy, để thực hiện phép đo định lượng ta phải dựng đường chuẩn theo hệ
tọa độ hoặc là I
x
– C
x
hoặc là S = logC
x
tùy thuộc vào loại máy thu ghi phổ phát xạ
của vật mẫu. Do đó cần phải có 1 dãy mẫu chuẩn (mẫu đầu có nồng độ đã biết của
nguyên tố phân tích, ví dụ có nồng độ là C
o
, C

1
, C
2
, C
3
, C
4
, C
5
và ứng với mỗi nồng
độ ta sẽ đo được giá trị cường độ (I
λ
hay S) tương ứng như trong bảng sau (bảng
7.5). Ở đây C
o
là mẫu trắng.

Bảng 7.5
:
Dãy chuẩn của phương pháp định lượng

Nồng độ

C
o
C
1
C
2
C

3
C
4
C
5
C
x

I
λ
I
o
I
1
I
2
I
3
I
4
I
5
I
x

S S
o
S
1
S

2
S
3
S
4
S
5
S
x

Từ các giá trị trong bảng 6.5 ta sẽ dựng được đường chuẩn trên hệ tọa độ I
λ
– C
hay hệ tọa độ S = logC và xác định được C
x
theo giá trị I
x
(hay S
x
) và đường chuẩn
(hình 7.4a và 7.4b).
Như vậy, nếu theo đồ thị I
λ
– C dựa vào phương trình đường chuẩn ta có ngay


I
λ

C

S
logC

Hình 7.4a. Đồ thị I
λ
– C

Hình 7.4b. Đồ thị S = logC

121

được C
x
. Nếu theo đồ thị S
x
= logC thì ta được kết quả logC
x
, rồi từ logC
x
ta suy ra
được giá trị C
x
cần tìm.
7.7. Ứng dụng của phổ AES
Phổ phát xạ nguyên tử ngay từ khi mới ra đời cho đến nay hầu như được nhiều
ngành sử dụng. Bên cạnh việc sử dụng như 1 loại công cụ nghiên cứu của ngành vật
lý và nghiên cứu phổ thì nó còn là 1 công cụ để phân tích định tính và định lượng

các nguyên tố quan trọng của địa chất, để phục vụ thăm dò, khai thác tài nguyên
khoáng sản. Các phòng thí nghiệm nghiên cứu khoa học của các viện, các khu công
nghiệp hóa học, nhà máy luyện kim, mỏ địa chất đều có trang bị các máy phân tích
phổ phát xạ.
Đối tượng của nó là phân tích các kim loại trong mọi đối tượng mẫu khác nhau
như:
- Nguyên tố vi lượng, độc hại trong nước, đất, không khí.
- Nguyên tố vi lượng trong y học, dược phẩm, thực phẩm,
- Nguyên tố vi lượng trong nông nghiệp như phân bón, thức ăn gia súc,
- Kiểm tra chất lượng trong công nghiệp hóa học.
Ngày nay phổ phát xạ ICP còn là 1 loại công cụ phục vụ đắc lực cho công việc
nghiên cứu và sản xuất vật liệu khoa học như vật liệu từ, bán dẫn, vật liệu công
nghiệp điện tử cao cấp. Nó rất phù hợp để xác định các nguyên tố đất hiếm, cả định
tính và định lượng, từ lượng lớn đến lượng nhỏ trong các loại mẫu khác nhau.













122

CHƯƠNG 8

PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ
ATOMIC ABSORPTION SPECTROMETRY(AAS)


8.1. Sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyên tử
Như trong chương 7 chúng ta đã nghiên cứu về cấu tạo nguyên tử, khi nguyên
tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái cơ bản thì nguyên tử không thu hay phát
năng lượng. Song nếu nguyên tử đang tồn tại ở trạng thái này mà chúng ta kích
thích nó bằng 1 chùm tia sáng có năng lượng phù hợp, có độ dài sóng trùng với các
vạch phổ đặc trưng của nguyên tố đó thì chúng sẽ hấp thụ các tia sáng đó, sinh ra 1
loại phổ của nguyên tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Quá trình
đó được gọi là quá trình hấp thụ của nguyên tử (hình 8.1). Như vậy, sự xuất hiện
của phổ hấp thụ nguyên tử là do sự tương tác của vật chất, mà ở đây là các nguyên
tử ở trạng thái khí tự do với 1 chùm tia sáng có năng lượng phù hợp.
A
o
+ n(h
v)
→
A*
(ban đầu) (đã hấp thụ năng lượng)
Lúc này các nguyên tử A
o
đã bị kích thích, chúng nhận năng lượng của chùm tia
n(h
v)
, và các điện tử hóa trị nhảy lên mức năng lượng cao. Ở đây, với 1 tia sáng ta
cũng có:


E = (hc)/ λ
Như vậy, phổ hấp thụ nguyên tử cũng là phổ vạch.
Theo quy tắc Kirshoff, nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học chỉ hấp thụ
chọn lọc những tia bức xạ (các vạch phổ) mà chính nó có thể phát ra trong phổ phát
xạ (bức xạ cộng hưởng), và đặc biệt chỉ nhạy đối với các vạch phổ đặc trưng của
nguyên tố đó. Ví dụ như trong bảng 8.1 là 1 số vạch phổ hấp thụ và phát xạ của 1 số
nguyên tố.


n(h
v)

I
o

N
o

L (cm)
I
AAS
Hình 8.1. Môi trường hấp thụ

123

Bảng 8.1.
M
ột số vạch phổ phát xạ và hấp thụ của các nguyên tố

Nguyên tố Vạch phát xạ Vạch hấp thụ
Na



Cu

Fe
330,20
330,30
589,00
589,60
324,80
327,40
248,30
248,80
252,30
302,10
330,20
330,30
589,00
589,60
324,80
327,40
248,30
248,80
252,30
302,10
Vì thế phổ hấp thụ nguyên tử của 1 nguyên tố ít vạch hơn phổ phát xạ của nó,
quá trình phát xạ và quá trình hấp thụ là 2 quá trình ngược nhau của nguyên tử.

Nhưng do ít vạch nên phổ hấp thụ nguyên tử có độ chọn lọc cao hơn phổ phát xạ
của nó.
Nếu chùm sáng đơn sắc có cường độ là I
o
, được chiếu vào môi trường hấp thụ
có độ dài l (cm) và chứa N
o
nguyên tử tự do của 1 nguyên tố, theo định luật
Lambert – Beer thì cường độ của 1 vạch phổ hấp thụ sẽ là:
D = log(I
o
/I) = 2,303.K
λ
.l.N (8.1)
Trong đó, D là cường độ hấp thụ của 1 vạch phổ; I là cường độ chùm sáng sau khi
đi qua môi trường hấp thụ; K
λ
là 1 hằng số, được gọi là hệ số hấp thụ của mỗi vạch
phổ; N là số nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái hơi trong môi
trường hấp thụ, nó có quan hệ với nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích
theo biểu thức: N = k
i
.C
b
(8.2)
Ở đây k
i
là 1 hằng số thực nghiệm, nó được xác định bởi các điều kiện hóa hơi và
nguyên tử hóa mẫu phân tích, và trong những điều kiện nhất định thì nó là hằng số;
l là bề dày của môi trường hấp thụ chứa các nguyên tố phân tích; b là hằng số bản

chất, nó được quyết định bởi mỗi loại nguyên tử và nồng độ của nó trong mẫu,
trong mọi điều kiện thì b cũng nằm trong phạm vi: 0 < b ≤ 1
Do đó, kết hợp 2 biểu thức (8.1) và (8.2) ta có: D = k.C
b
(8.3)
Với k = 2,303. k
i
. K
λ

Nhưng trong 1 phép đo thì l = const, với 1 điều kiện thực nghiệm nhất định thì
k = const nên biểu thức (8.1) sẽ là: D = a.C
b
(8.4)

124

Đây là phương trình cơ bản của phép đo định lượng xác định các nguyên tố theo
phổ hấp thụ nguyên tử của nó. Mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ D và nồng độ
C của nguyên tố trong mẫu nói chung có dạng như trong hình 8.2.







Hình 7.2.
M
ối quan hệ giữa D và C

Nghĩa là: - nếu C < C
o
quan hệ giữa D và C là tuyến tính (đoạn AB)
- nếu C > C
o
quan hệ giữa D và C là không tuyến tính (đoạn BC)
Còn C
o
gọi là nồng độ giới hạn trên của vùng tuyến tính.
8.2. Nguyên tắc của phép đo AAS
Trên cơ sở của sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử, chúng ta thấy phổ hấp thụ
nguyên tử chỉ sinh ra được khi nguyên tử tồn tại ở trạng thái khí tự do và trong mức
năng lượng cơ bản. Do vậy, muốn thực hiện được phép đo AAS cần phải thực hiện
các công việc sau:
1. Hóa hơi mẫu phân tích, đưa vật mẫu về trạng thái khí.
2. Nguyên tử hóa đám hơi đó, tức là phân ly các phân tử để tạo ra đám hơi của các
nguyên tử tự do của các nguyên tố cần phân tích ở trong mẫu có khả năng hấp thụ
bức xạ đơn sắc. Hai công việc này đươc gọi là quá trình nguyên tử hóa mẫu. Đây là
giai đoạn quan trọng nhất và ảnh hưởng quyết định đến kết quả của phép đo AAS vì
nó tạo ra môi trường hấp thụ nguyên tử của phép đo.
3. Chọn nguồn phát tia sáng có bước sóng phù hợp với nguyên tố phân tích(bức xạ
cộng hưởng) và chiếu vào đám hơi đó, như vậy phổ hấp thụ sẽ xuất hiện.
4. Thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua môi trường hấp thụ, phân ly chúng thành
phổ và chọn 1 vạch phổ cần đo của nguyên tố phân tích để hướng vào khe đo, để đo
cường độ của nó.
5. Thu và ghi lại kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ.
Đây là 5 công việc để thực hiện phép đo, song đó cũng chính là nguyên tắc của
phép đo AAS để xác định các nguyên tố theo phổ hấp thụ của nó. Do đó, để thực
D

0

C
o
C
A


B


C

125

hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử, 1 hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử phải
có các bộ phận chính sau đây:
1. Nguồn phát chùm tia bức xạ đơn sắc của nguyên tố phân tích, tức là nguồn cung
cấp chùm tia phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích. Các loại nguồn này hiện
nay người ta thường dùng là các đèn catot rỗng (HCL: Hollow Cathod Lamp), các
đèn phóng điện không điện cực (EDL: Electrodeless Discharge Lamp),
2. Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích để thực hiện nhiệm vụ 1 và 2 như đã nói ở
trên. Hệ thống này được chế tạo và hoạt động theo 2 nguyên tắc là kỹ thuật nguyên
tử hóa bằng ngọn lửa và kỹ thuật không ngọn lửa. Ở đây, ứng với mỗi kỹ thuật
nguyên tử hóa mẫu người ta có 1 phép đo: phương pháp ngọn lửa (F – AAS),
phương pháp không ngọn lửa (ETA – AAS).
3. Bộ phận trang bị để thu, phân ly và ghi lại phổ của nguyên tố phân tích. Đó là
phần thân máy quang phổ AAS và detector. Bộ phận này gồm 2 phần: phần quang

và phần điện.
4. Bộ phận chỉ thị kết quả đo của phổ AAS. Bộ phận này có thể là 1 điện kế chỉ
năng lượng hấp thu của vạch phổ, hay 1 máy tự ghi để ghi lại cường độ vạch phổ
dưới dạng các pic, có thể là máy hiện số digital hay máy in (printer) để in ngay kết
quả đo lên giấy.
Đây là 4 bộ phận cơ bản quan trọng của 1 hệ thống máy đo phổ AAS. Nhưng
hiện nay, các hệ máy đo AAS mới và hoàn chỉnh còn có thêm bộ phận bơm mẫu tự
động, máy tính để chương trình hóa quá trình đo và xử lý tất cả các số liệu để nhằm
mục đích nâng cao hiệu quả.
8.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu
Nguyên tử hóa mẫu là 1 giai đoạn quan trọng nhất của phép đo AAS bởi vì nó
là giai đoạn tạo ra các nguyên tử tự do, là yếu tố quyết định sinh ra phổ AAS. Do
đó, mọi yếu tố hay điều kiện của quá trình nguyên tử hóa không tốt, không ổn định,
không có hiệu suất cao, thì đều dẫn đến kết quả của phép đo không tốt.
Ngày nay, để thực hiện quá trình nguyên tử hóa mẫu, người ta dùng 2 kỹ thuật
khác nhau. Đó là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa của đèn khí và kỹ
thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa trong cuvet graphit hay thuyền tantan. Vì thế
có 2 phép đo: ngọn lửa (Flame AAS: F – AAS), không ngọn lửa (Flameless AAS:
ETA – AAS). Song dù là phép đo nào, hệ thống nguyên tử hóa mẫu cũng phải đạt
được những yêu cầu tối thiểu sau đây:
- Nguyên tử hóa được mẫu với hiệu suất cao.
- Có độ ổn định và độ lặp lại tốt.
- Không đưa vào các yếu tố ảnh hưởng như phổ phụ, phổ nền,

126

- Tiêu hao ít mẫu.
- Quá trình vận hành không quá phức tạp và khó khăn.
Đó là những yêu cầu cần thiết. Hệ thống nào đáp ứng được các yêu cầu này
càng tốt thì sẽ cho phép đo có hiệu suất cao.

8.3.1. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa
Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu trong ngọn lửa đèn khí là dựa trên cơ sở dùng
năng lượng nhiệt do ngọn lửa đèn khí sinh ra để hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu phân
tích tạo ra các nguyên tử tự do cho phép đo. Theo kỹ thuật này, mẫu để ở trạng thái
dung dịch (lỏng) là phù hợp nhất. Ở đây dung dịch mẫu được dẫn vào buồng tạo thể
sol khí (thể aerosol) nhờ khí mang mẫu. Sau đó được trộn đều với khí cháy
(axetylen) và dẫn đến đèn nguyên tử hóa.
Về mặt cấu tạo, hệ thống trang bị để nguyên tử hóa mẫu theo kỹ thuật này gồm
có 2 bộ phận là: bộ phận tạo sol khí của mẫu (hệ thống nebulizer hóa mẫu), đèn
nguyên tử hóa mẫu (hệ burner). Bộ phận nebulizer có thể được thực hiện theo 2
nguyên tắc: nhũ hóa mẫu bằng sol khí (kỹ thuật pnematic nebulizer) hay bằng kỹ
thuật siêu âm (untrasolnic nebulizer). Trong 2 loại này loại kỹ thuật đầu là đơn giản,
dễ thực hiện và trang bị không đắt tiền, do đó nó được sử dụng phổ biến. Nhưng
khả năng sol khí hóa là kém hơn so với hệ thống siêu âm, nhất là đối với các mẫu có
nồng độ muối lớn. Hệ thống siêu âm bao giờ cũng cho độ nhạy cao nhưng trang bị
lại rất đắt tiền nên chưa được dùng nhiều.
Trong phép đo F – AAS, nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định quá trình
nguyên tử hóa mẫu. Nhiệt độ của ngọn lửa đèn khí lại phụ thuộc vào: bản chất của
các khí đốt để tạo ra ngọn lửa và thành phần của chúng. Điều đó có nghĩa là với mỗi
1 hỗn hợp khí đốt sẽ cho ngọn lửa có nhiệt độ khác nhau (bảng 8.2). Nói chung
nhiệt độ ngọn lửa của các loại đèn khí là không cao, nó chỉ ở trong vùng từ 1900 –
3300
o
C. Hai loại hỗn hợp khí đã và đang được dùng phổ biến trong phép đo F –
AAS là hỗn hợp của: (không khí nén + khí axetylen) và (khí N
2
O + khí axetylen).
Trong 2 loại này, hỗn hợp đầu cho nhiệt độ cao nhất là 2450
o
C, nó thích hợp

cho việc xác định các nguyên tố như Li, Na, K, Rb, Ce, Mg, Ca, Sr, Ag, Au, Cu, Fe,
Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Zn, Khi đó hỗn hợp 2 cho nhiệt độ cao nhất là đến
2900
o
C, nó thích hợp cho việc xác định các nguyên tố như Sr, Be, Ba, 1 số đất
hiếm, song độ nhạy cũng không cao. Do đặc điểm này mà ngọn lửa đèn khí không
thích hợp cho việc nguyên tử hóa các mẫu và đo các nguyên tố và hợp chất bền
nhiệt, như các nguyên tố của nhóm đất hiếm, thori, uran, zirconi,
Trong ngọn lửa của đèn khí, quá trình nguyên tử hóa xảy ra theo cơ chế sau:
trước hết khi dẫn thể sol khí vào ngọn lửa thì dung môi bay hơi để lại các hạt mẫu
khô mịn trong ngọn lửa; trong ngọn lửa các hạt mẫu bị đốt nóng, nóng chảy và sau

127

đó hóa hơi hay phân ly là tùy thuộc vào bản chất của mỗi loại phân tử khí đó. Thực
tế là có 2 cơ chế:
- Nếu năng lượng hóa hơi E
h
nhỏ hơn năng lượng nguyên tử hóa E
n
thì các phân tử
mẫu sẽ hóa hơi, nguyên tử hóa, hấp thụ bức xạ tạo ra phổ AAS. Tức là E
h
< E
n
thì
Me
n
X
m

(l) → Me
n
X
m
(k) → nMe (k) + mX nMe (k) + n(h.
v
) → phổ F – AAS
Bảng 8.2. Thành phần khí và nhiệt độ ngọn lửa

Hỗn hợp khí Thành phần (lit/phut) Nhiệt độ ngọn lửa (
o
C)
Không khí và axetylen


Khí oxi và axetylen

Khí N
2
O và axetylen

Không khí và propan
4,2 : 0,9
4,2 : 1,2
4,2 : 1,5
2,0 : 2,5
2,0 : 3,0
4,2 : 4,0
4,2 : 3,0
4,2 : 2,2

2200
2400
2350
2550
2650
2800
2650
2050
-

Còn nếu E
h
> E
n
thì các phân tử mẫu sẽ phân ly thành nguyên tử, sau đó mới
hóa hơi và hấp thụ tia bức xạ để tạo ra phổ AAS:
-

Me
n
X
m
(l) → nMe (l) + mX → nMe (k). nMe (k) + n(h.
v
) → phổ F – AAS
Bên cạnh quá trình chính như trên, trong ngọn lửa còn có các quá trình phụ
như: sự tạo thành các hợp chất bền nhiệt kiểu MeO (BaO, AlO, CaO, ); quá trình
ion hóa của các nguyên tố có thế ion hóa thấp như các kim loại kiềm (Ce, Rb, K,
Na, Li, ); quá trình của 1 số nguyên tử bị kích thích và phát xạ. Tất cả các quá trình
phụ này đều có ảnh hưởng trong mức độ nhất định đến sự hình thành và tồn tại của

các nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích, nên có ảnh hưởng đến kết quả phân
tích. Các yếu tố này cần phải loại trừ.

Bảng 8.3. So sánh độ nhạy hai kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu (
µ
/ml)
Nguyên tố In flame In flameless
Al 309,30
Ca 422,70
Cu 324,70
Fe 248,30
Mn 279,50
Cd 228,80
Pb 217,00
Co 240,70
Ni 232,00
0,4
0,05
0,05
0,08
0,05
0,02
0,10
0,07
0,06
0,004
0,0008
0,0008
0,001
0,0005

0,0003
0,005
0,008
0,008