ĐỀ tài PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHANH BẰNG PHỔ HỒNG NGOẠI

ĐỀ TÀI 5: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHANH
BẰNG PHỔ HỒNG NGOẠI
I.Giới thiệu về phổ hồng ngoại:
Phương pháp phân tích quang phổ : là 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 dưới một tác động hóa lý nào đó.
Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hơp chất hoá
học dao động với nhều vận tốc dao động và xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi là
phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại.
Vùng bức xạ hồng ngại là một vùng phổ bức xạ điện từ rộng nằm giữa
vùng trông thấy và vùng vi ba; vùng này có thể chia thành 4 vùng nhỏ.
- Vùng tác dụng với phim ảnh: từ cuối vùng trông thấy đến 1,2Micro.
- Vùng hồng ngoại cực gần 1,2 - 2,5Micro (1200 - 2500Micromet).
- Vùng hồng ngoại gần cũng gọi là vùng phổ dao động.
- Vùng hồng ngoại xa cũng gọi là vùng quay, … 25 đến 300,400Micro.
II.Phân tích về phổ hồng ngoại:
Phương pháp phân tích định lượng thực hiện theo hai bước:
Lập đường chuẩn: pha một loạt mẫu với nồng độ khác nhau của chất
cần xác định ở dạng tinh khiết rồi đo giá trị Dλ của chúng,sau đó vẽ đồ thị
sự phụ thuộc Dλ vào nồng độ C như hình dưới:
C1 ,C2 ,C3… Cn
Dλ1 , Dλ2 , Dλ3…Dλn
Pha mu o: xác định nồng độ của dung dịch mẫu cần tìm bằng cách
đo giá trị Dx rồi chiếu lên đồ thị để tìm giá trị Cx nh trên hình di tuy nhiên
cần chú ý là nồng độ Cx phải pha làm sao nằm trong giới hạn tuyến tính của
đờng chuẩn.
0
20
40
60
80

100%
I
I
0

max

D

=lg
I
I
0
=lg
80
20
10 20
30
C%
0,2
0,4
0,6
E

C
x
Đồ thị đờng chuẩn
E

-C% hayD

-C%
Đồ thị tính D

theo phơng
pháp đờng nền
Cỏc loi ph k hng ngoi hin nay:
Ph k hng ngoi mt chựm tia dựng kớnh lc, ph k hng ngoi hai
chựm tỏn sc v ph k hng ngoi bin i Fourier (FT-IR)
*Ph k hng ngoi mt chựm tia dựng kớnh lc:
Ph k hng ngoi mt chựm tia dựng kớnh lc l loi n gin dung
cho phõn tớch nh lng khớ. Sơ đồ của máy chỉ ra ở hinh 2.11. Trong máy
có hệ thống quang học và một bơm để hút mẫu khí dùng nguồn pin.
*Ph k hng ngoi hai chựm tia tỏn sc:
Ph k hng ngoi hai chựm tia tỏn sc l loi dựng ph bin trc
õy, mỏy ghi ph quột c vựng t 4000 cm
-1
n 200 cm
-1
cú ni vi b ghi
hay mỏy tớnh
4
5
2
1
3
6
Hình 2.11 Phổ kế hồng ngoại một chùm tia dùng kính lọc.
1- nguồn sáng; 2-cuvet
Hus.edu.vn

Nguyễn Đình Triệu
*Phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier(FT/IR)
Thay bộ đơn sắc trong phổ kế tán sắc bằng thiết bị giao thoa kế Michelson

Hus.edu.vn
Nguyễn Đình Triệu
Phổ kế hồng ngoại của hãng bruker
4
3
2
1
S
M
2
M
1
M
3
S
2
S
1
S
4
S
3
P
A
M
4

M
9
M
8
M
7
M
5
M
6
H×nh . Phæ kÕ hång ngo¹i hai chïm tia t¸n s¾c. 1- nguån s¸ng; 2-cuvet
Phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier(FT-IR)
Phổ kế hồng ngoại hiện đại là phổ kế biến đổi Fourier
Khác loại phổ kế tán sắc cũ là thay bộ đơn sắc(lăng kính hoặc cách tử) bằng
một giao thoa kế
Ưu điểm:
Độ phân giải cao
Phương pháp đo phổ hồng ngoại phản xạ
Đo phổ hồng ngoại suy giảm ATR
Bức xạ hồng ngoại đi qua một lăng kính bị suy giảm, rồi đi đến bề mặt
của mẫu và xuyên vào một phần của mẫu sau đó phản xạ lại đi đến đetectơ
như hình dưới.
F
®etect¬
mÉu ®o
nguån
s¸ng
O
O
S

M
1
M
2
1
3
4
2
1- nguồn sáng; 2-giao thoa kế
Michelson; 3-mẫu đo; 4-detector.
Đo phổ hồng ngoại phản xạ ngoài
Đo phổ bề mặt và lớp bao phủ ngoài của kim loại, nhựa, màng polime,
sơn, chất bán dẫn …
Bức xạ hồng ngoại đi đến bề mặt mãu chất ,xuyên qua một lớp mỏng, bị
hấp thụ rồi phản xạ đi đến đetector như hình dưới.

PHÂN TÍCH THỰC PHẨM/PHO MÁT VỚI PHƯƠNG
PHÁP CẬN HỒNG NGOẠI
III. Ứng dụng:
Xác định tỉ lệ khí trong môi trường
Xác định bán kính nguyên tử
Xác định hàm lượng các chất trong thực phẩm
Xác định thành phần và hàm lượng của nhiều sản phẩm
Xác định cấu trúc của phân tử
Ví dụ: Máy ghi hồng ngoại và ứng dụng trong phát hiện nghi ngờ nhiễm
cúm A (H1N1)
Lời giới thiệu :
Các hệ thống dò tìm bệnh nhân nghi nhiễm cúm A H1N1 sử dụng
camera hồng ngoại thực chất là thiết bị dò tìm thân nhiệt cao hơn mức bình
thường (36oC), đối tượng có mức thân nhiệt cao được phát hiện bởi camera

hồng ngoại sẽ được cách ly, khám và làm các xét nghiệm y tế chuyên sâu để
phát hiện sự có mặt của virus A H1N1. Thiết bị này nhằm kiểm soát và ngăn
ngừa nguy cơ cúm A H1N1 trở thành một đại dịch toàn cầu trong tình hình
phát triển giao thương quốc tế, du lịch và di cư của nhân loại.
Mô tả sản phẩm :
Model : ZX-880

Dùng để phân tích các chất protein, độ ẩm, dầu. . .
Khoảng bước sóng : 918 - 1045 nm (chuẩn)
Tốc độ quét : tối đa 35 lần/giây
Số lần đo trung bình : chỉnh trong khoảng 3 - 9 lần
Chế độ đo : độ truyền ánh sáng khuếch tán
Thời gian đo : 30 giây
Hiệu chuẩn lên đến 20 sản phẩm với mỗi sản phẩm
gồm 4 thành phần chất
Độ chính xác lên đến 99% cho độ ẩm, protein,
béo . . .
Khả năng phân tích mẫu trong khoảng nhiệt độ :
-20
0
C đến 50
0
C
Dữ liệu được truyền qua cổng RS-232
Nguồn điện : 220V, 50/60Hz
Kiểm Soát Sự Lây Lan Đối Với Các Trường Hợp Nghi Nhiễm H1N1 Bằng Camera
Hồng Ngoại :
Chụp ảnh hồng ngoại là biện pháp rất đơn giản và hữu hiệu để phát hiện
triệu chứng đầu tiên của các bệnh nhiễm virus. Đây là phương pháp phát
hiện nhanh, dễ dàng, không tiếp xúc và áp dụng tập thể trong một môi

trường lớn.
Thân nhiệt là một hiện tượng phức tạp, con người thuộc dòng máu nóng
và thường xuyên bức xạ nhiệt; năng lượng nhiệt này sẽ được hấp thu bởi
môi trường xung quanh. Da người có nhiệm vụ điều chỉnh sự cân bằng tối
ưu giữa các yêu cầu sinh lý của cơ thể và các điều kiện môi trường bên
ngoài. Hình ảnh từ camera hồng ngoại cung cấp một bản đồ phân bố nhiệt
độ trên bề mặt da trong thời gian thực, có thể phát hiện sự sai lệch nhiệt độ
giữa các điểm trên bề mặt lên đến 0.080C.
Việc sử dụng các camera hồng ngoại có chức năng báo động bằng màu
sắc và âm thanh tại các cửa khẩu, nơi tập trung nhiều sự đi lại sẽ phát hiện ra
đối tượng có thân nhiệt cao hơn bình thường, nghi nhiễm virus để cách ly
cho các biện pháp khám và xét nghiệm chuyên sâu như PCR.
Như vậy, các hệ thống dò tìm bệnh nhân nghi nhiễm cúm A H1N1 sử
dụng camera hồng ngoại thực chất là thiết bị dò tìm thân nhiệt cao hơn mức
bình thường (360C), đối tượng có mức thân nhiệt cao được phát hiện bởi
camera hồng ngoại sẽ được cách ly, khám và làm các xét nghiệm y tế
chuyên sâu để phát hiện sự có mặt của virus A H1N1. Thiết bị này nhằm
kiểm soát và ngăn ngừa nguy cơ cúm A H1N1 trở thành một đại dịch toàn
cầu trong tình hình phát triển giao thương quốc tế, du lịch và di cư của nhân
loại.
Máy Ghi Hồng Ngoại Là Gì ?
Từ trái sang phải : ảnh thường, ảnh hồng ngoại đen trắng và ảnh hồng ngoại
màu
Máy ghi hồng ngoại là một camera chụp bức xạ hồng ngoại để “thấy” và “đo”
năng lượng bức xạ nhiệt từ một vật thể. Chụp ảnh hồng ngoại là kỹ thuật tạo ra
bức ảnh để mắt người thấy được từ việc phát xạ ánh sáng hồng ngoại của vật thể
đối với trạng thái nhiệt của chúng. Hầu hết các loại camera hồng ngoại chuẩn
giống như máy quay phim thông thường, chúng tạo ra một ảnh trực tiếp trên màn
hình của sự bức xạ nhiệt.
Một vài loại camera hồng ngoại tinh vi có thể đo nhiệt độ của vật thể hay bề mặt

bất kỳ bằng hình ảnh và tạo ra các ảnh màu sai để có thể giải thích rõ hơn về trạng
thái nhiệt một cách dễ dàng, ảnh được tạo ra từ camera hồng ngoại được gọi là ảnh
hồng nhiệt, hay năng lượng hồng ngoại là một loại ánh sáng không nhìn thấy được
do bước sóng của nó quá dài mà mắt người không thể bắt được, đó là một phần
của phổ điện từ mà chúng ta biết như là nhiệt.
Không giống như ánh sáng thường có thể thấy được bằng mắt, trong thế giới
hồng ngoại, mọi vật có nhiệt độ trên nhiệt độ không tuyệt đối (-2730C) đều phát
xạ nhiệt, thậm chí những vật rất lạnh như băng đá cũng phát ra nhiệt. Nhiệt độ
càng cao thì bức xạ nhiệt hồng ngoại càng lớn. Công nghệ hồng ngoại cho ta thấy
cái mà mắt thường chúng ta không nhìn thấy được.
Ngoài ra, để phục vụ trong dân dụng nhằm ngăn chặn các đại dịch toàn cầu,
lần đầu tiên, FLIR đã công bố và cho sử dụng các camera hồng ngoại sử dụng để
dò tìm bệnh nhân nghi nhiễm trong dịch SARS nổ ra vào năm 2003. Nhờ các thiết
bị của FLIR, dịch SARS đã không xảy ra dưới dạng thảm họa toàn cầu, bệnh nhân
nghi nhiễm SARS được các máy dò của FLIR lắp tại các sân bay, bến cảng, cửa
khẩu phát hiện, được cách ly và chẩn đoán chuyên sâu, giúp ngăn chặn và kiểm
soát sự lây lan của SARS từ các vùng bị nghi nhiễm.
Camera hồng ngoại kiểm tra thân nhiệt tại nơi công cộng

Báo động bằng màu sắc : Chức năng báo động bằng màu sắc cho phép người sử
dụng cài đặt ngưỡng nhiệt độ báo động, ví dụ cài đặt ở nhiệt độ 380C, khi camera tìm
thấy thân nhiệt ở 380C hay cao hơn, màu sắc sẽ chuyển sang đỏ tươi như hình bên cạnh,
giúp người sử dụng dễ dàng phân loại đối tượng nghi nghiễm cúm.
www.vatlyvietnam.org
Ví dụ: Sử dụng quang phổ NIR để theo dõi tiêu hoá thức ăn thô xanh
Để biết được tỷ lệ tiêu hoá loại thức ăn này người ta dùng các bước sóng sau đây:
Loại thức ăn thô xanh Dự đoán Bước sóng (nm)
Đầu Sau
Hỗn hợp thức ăn thô xanh DMD invivo 2266 1662
Cỏ ME 1668 1364

Cỏ ủ Lignin 1658 2286
Cỏ khô DMD invivo 1326 2266
Cỏ khô/cỏ ME 1666 1690
Cỏ ủ OMD invivo 2266 1662
Cỏ ME 1658 2280
Rơm ngũ cốc OMD invivo 1662 -
Vùng quang phổ quanh 1650-1670 và 2260-2280nm là vùng liên quan đến
tiêu hoá. Bước sóng đầu cùng vùng cho tỷ lệ tiêu hoá nằm giữa 1664 và 1696nm,
ở rơm ngũ cốc, vùng 1650 và 2254nm liên quan đến phần không tiêu hoá thức ăn
thô xanh, vùng này cũng quan trọng liên quan đến sự phân ly cỏ ủ chua, ngô ủ
chua và cỏ xanh vùng này cũng liên quan đến lignin.
Tài liệu tham khảo:
1. .
2.
3. www.vatlyvietnam.org
4. www.foodsafetycentre.com.au
5. www.nguyenanhvn.com
6. www.tailieu.vn
7. www.baigiang.violet.vn