KỸ THUẬT QUANG PHỔ tử NGOẠI KHẢ KIẾN UV VIs

KỸ THUẬT QUANG PHỔ
TỬ NGOẠI-KH KIẾN UV-VisẢ
THIẾT BỊ VÀ HIỆU CHUẨN
Bộ Y Tế
Viện Kiểm Nghiệm Thuốc
TP.Hồ Chí Minh
DÀN BÀI
I. THIẾT BỊ
1.1. Các thành phần
1.1.1. Đèn nguồn
1.1.2. Bộ phận tạo ánh sáng đơn sắc
1.1.3. Cóng đo và ngăn chứa cóng đo
1.1.4. Detector
1.1.5. Hệ thống quang học
1.2. Máy quang phổ thông thường
1.3. Máy quang phổ diode array
1.4. Cấu hình
1.4.1. Kiểu một chùm tia
1.4.2. Kiểu hai chùm tia
1.4.3. Kiểu Split-beam
1.4.4. Kiểu Dual-wavelength
II. CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT THƯỜNG GẶP
VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG VIỆC
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ
TỬ NGOẠI KHẢ KIẾN VÀO KIỂM NGHIỆM
THUỐC
III. HIỆU CHUẨN
IV. VẬN HÀNH
Một số khái niệm cơ bản
•
Bảûn chất của ánh sáng

•
Tính chất sóng:
•
Bức xạ có dao động sóng của cường độ điện
trường và từ trường thẳng góc nhau.
•
nh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia tử ngoại….
đều là các dạng khác nhau của bức xạ điện từ,
chỉ khác nhau về độ dài sóng (bước sóng)
Bươcù sóng (
λ
): khoảng cách ngắn nhất giữa 2 dao
động cùng pha. Đơn vò nm = 10
-9
m.
•
Tíhh chất hạt
•
Bức xạ điệän từ là những hạt mang năng lượng gọi
là photon lan truyền với vận tốc ánh sáng E =
hc/
λ
Một số khái niệm cơ bản
•
Bức xạ vùng UV-Vis (tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy)
chia thành 3 vùng nhỏ:
•
Vùng tử ngoại chân không (UV xa): λ= 50-200 nm ít sử
dụng trong kiểm nghiệm vì:
•

- Có năng lượng khá lớn, khi va chạm gây vỡ liên
kết trong phân tử
•
- Bò hấp thụ mạnh bởi hầu hết dung môi và oxy
của không khí
•
- Bò hấp thụ bởi thạch anh (dùng làm cốc đo)
•
Vùng tử ngoại gần (UV gần): λ= 200-340 nm
•
Vùng khả kiến (Vis): λ= 340-800 nm
•

THIẾT BỊ
Máy quang phổ tử ngoại khả kiến
UV-Vis
CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA MÁY UV-Vis
•
Đèn nguồn (1)
•
Bộ phận tạo ánh sáng đơn sắc (2)
•
Cóng đo và ngăn chứa cóng đo (3)
•
Detector (4)
•
Hệ thống quang học (5)
ĐÈN NGUỒN (LAMP) (1)
ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUỒN SÁNG LÝ TƯỞNG
•

Cường độ sáng hầu như không thay đổi và đủ mạnh
ở mọi bước sóng trong vùng tử ngoại khả kiến.
•
Độ nhiễu thấp
Cần dùng ổn áp để ổn đònh cường độ bức xạ của đèn
nguồn
ĐÈN DÙNG CHO VÙNG TỬ NGOẠI
Đèn Deuterium
•
Deuterium bò kích thích điện ở áp suất thấp
tạo ra phổ phát xạ liên tục trong vùng tử
ngoại
•
Bóng đèn làm bằng thạch anh vì thủy tinh
hấp thụ mạnh ánh sáng ở vùng bước sóng
dưới 350 nm
•
Cho cường độ sáng đạt yêu cầu sử dụng liên
tục trong vùng tử ngoại (từ 200 đến 340 nm)
•
Cho cực đại bức xạ hữu ích trong vùng
khả kiến (từ 656,0 đến 656,2 nm) được
dùng để kiểm tra độ đúng của bước sóng
máy quang phổ.
•
Nhiễu gây hạn chế đến hiệu năng của
máy.
•
Thời gian bán hủy (cường độ đèn giảm
chỉ còn phân nửa so với giá trò lúc mới lắp

đặt) xấp xỉ 1.000 giờ.
ĐÈN DÙNG CHO VÙNG KHẢ KIẾN
Đèn Tungsten
•
Sợi đốt làm bằng wolfram. Chất liệu làm bóng
bằng thủy tinh. Nhiệt độ sợi đốt hoạt động là
2.870
°
K.
Đèn Tungsten/Halogen
•
Có một lượng nhỏ iod bên trong vỏ đèn bằng
thạch anh chứa sợi đốt wolfram.
•
Nhiệt độ sợi đốt hoạt động gần 3.500
°
K.
•
Sự phân bố năng lượng phụ thuộc vào
nhiệt độ. Ở vùng khả kiến, năng lượng
đèn thay đổi theo điện thế hoạt động. Do
vậy cần thiết dùng ổn áp.
Đặc điểm
•
Cho cường độ sáng đạt yêu cầu sử dụng
trên một phần vùng tử ngoại và toàn bộ
vùng khả kiến (từ 340 đến 900 hay 1.100
nm).
•
Độ nhiễu rất thấp, rất ít trôi đường nền.

•
Thời gian sử dụng khoảng 10.000 giờ.
SO SÁNH ĐÈN TUNGSTEN VÀ ĐÈN
TUNGSTEN/HALOGEN
•
Tuổi thọ của đèn tungsten/halogen cao
hơn gấp đôi so với đèn tungsten.
•
Ở đèn Tungsten, tungsten bò thăng hoa
dưới tác dụng của nhiệt độ cao làm sợi
đốt bò mòn dần theo thời gian và bò đứt
để lại vết đen trên đầu bóng đèn.
• Kết quả là tuổi thọ đèn bò giảm.
• Ở đèn Tungsten-Halogen, iod
phản ứng với hơi tungsten bò thăng
hoa dưới tác dụng của nhiệt độ cao
tạo thành hợp chất WI
2
.
• Chất này (WI
2
) ngưng tụ trên
sợi đốt giải phóng wolfram, nên
sợi đốt không bò mòn, gia tăng tuổi
thọ đèn.
ĐÈN XENON
•
Tạo ra những bức xạ có cường độ lớn
bằng cách cho dòng điện điqua bầu khí
xenon.

•
Cho phổ liên tục từ 250 - 600 nm.
Đặc điểm
•
Cho cường độ sáng đạt yêu cầu
liên tục trong vùng UV-Vis.
•
Thường dùng trong những ứng dụng
như đo tỉ lệ tán xạ hay quang
phổ huỳnh quang cần cường độ cao.
BỘ PHẬN TẠO ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC
(MONOCHROMATOR) (2)
•
Các thành phần quang học của một
bộ phận tạo ánh sáng đơn sắc bao
gồm: khe vào (1), kính chuẩn trục (2),
bộ phận tán sắc gồm lăng kính hay
cách tử (3), mặt phẳng hội tụ (4), khe
ra (5).
•
Tạo ra ánh sáng với các bước sóng
khác nhau được tán sắc ở những góc
khác nhau.
•
Bộ phận này dùng để chọn từ
nguồn sáng một ánh sáng đơn sắc
có bước sóng mong muốn đi qua
một khe ra thích hợp.
•
Bộ phận tán sắc: có 2 loại thông

dụng là lăng kính và cách tử.
LĂNG KÍNH (PRISM)
Đặc điểm
•
Tạo ra ánh sáng nhiều màu sắc như cầu
vồng từ ánh sáng mặt trời.
•
Cấu tạo đơn giản và rẻ tiền nhưng cho
góc tán xạ không tuyến tính và phụ thuộc
nhiệt độ.
Nhược điểm của lăng kính
• Phổ cho bởi lăng kính không tuyến tính
về bước sóng.
• Lăng kính hấp thụ một phần năng lượng
ánh sáng khi đi qua nó.
• Góc tán xạ phụ thuộc nhiệt độ.
• Phải tạo ra cơ chế quay lăng kính tương
đối phức tạp để có thể kiểm tra bước
sóng từ thang đo.
CÁCH TỬ (GRATING)
•
Sự tán sắc của bức xạ tử ngoại khả
kiến có thể được tạo ra bằng cách
hướng một chùm tia đa sắc cho đi qua
cách tử dẫn truyền hoặc về phía cách
tử phản xạ (dùng nhiều hơn trong
thực tế).
•
Cách tử phản xạ là một bản thủy tinh
mạ nhôm. Trên bề mặt mạ nhôm này có

những rãnh song song và gần kề
nhau.
• Phần bò rạch không phản chiếu ánh
sáng, phần còn lại đóng vai trò một
gương phẳng gồm nhiều gương riêng
biệt nhau.
• nh sáng chiếu tới phần mạ nhôm
không bò rạch này sẽ bò phản xạ trở lại
theo những góc khác nhau tùy thuộc vào
bước sóng của chúng.
• Các tia phản xạ sẽ giao thoa với nhau
tạo nên vân nhiễu xạ có bước sóng khác
nhau.
• Khi quay cách tử, ta thu được ở khe
ra các vân có bước sóng khác
nhau.
• Cách tử phản xạ ánh sáng ở những
bậc khác nhau nên phải dùng kính
lọc để chỉ cho ánh sáng của bậc
ánh sáng phản xạ mong muốn đến
đầu dò.
CÁCH TỬ LÕM (CONCAVE GRATINGS)
• Được tạo thành trên bề mặt lõm
• Cho phép thiết kế một bộ tạo ánh sáng đơn
sắc mà không cần bộ phận chuẩn trục phụ trợ,
gương hội tụ vì bề mặt lõm có thể phân tán rồi
và tập trung bức xạ ở khe ra.
• Loại này có ưu điểm là giá rẻ, sự giảm
thiểu các bề mặt quang học làm gia tăng mức
năng lượng của bộ tạo ánh sáng đơn sắc chứa

cách tử lõm.
HOLOGRAPHIC GRATINGS
• Kỹ thuật quang học tạo cách tử trên bề mặt
thủy tinh phẳng hay lõm bằng tia laser.
• Kỹ thuật này cho phép tạo các rãnh đồng
đều về kích thước và hình dạng.
• Cách tử loại này cho các phổ không có ánh
sáng lạc và nhiễu (ghost).
• Tạo thành bằng cách chiếu 2 chùm
tia laser giống nhau từ 1 góc thích hợp
lên một bề mặt thủy tinh có tẩm chất
cản quang.
• Vân giao thoa tạo thành từ 2 chùm tia
trên tăng nhạy chất cản quang làm cho
nó tan rã để lại một cấu trúc có khắc
vạch
• Sau đó phần còn lại được mạ nhôm
hoặc những chất phản xạ khác để tạo
thành cách tử phản xạ