Bài giảng các phương pháp phân tích công cụ

BÀI GIẢNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CÔNG CỤ
MỞ ĐẦU
Các phương pháp phân tích bằng công cụ có vai trò đặc biệt quan trọng
trong sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật và công nghệ. Với sự phát
triển nhanh chóng của kỹ thuật điện tử và tin học, các máy móc thiết bị phân tích
cũng được hiện đại hóa, cho phép xác định nhanh chóng với độ chính xác cao
các mẫu chứa hàm lượng rất nhỏ của các chất phân tích.
Nhóm các phương pháp phân tích quang học dựa trên các tính chất quang
học của chất cần phân tích, có một số phương pháp sau:
1. Phương pháp trắc quang dựa trên phép đo lượng bức xạ điện từ ( bxđt )
do dung dịch phân tích hấp thụ. Ở đây còn kể đến phương pháp hấp đục, dựa
trên phép đo lượng bxđt bị hấp thụ bởi các hạt huyền phù (dung dịch keo);
Phương pháp khuyếch đục, dựa trên phép đo lượng bxđt bị khuyếch tán bởi các
hạt huyền phù.
2. Phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES (Atomic Emision
Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ phát xạ nguyên tử của nguyên tử chất
phân tích.
3. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption
Spectrometry), dựa trên sự khảo sát phổ hấp thụ nguyên tử của nguyên tử của
chất phân tích.
4. Phương pháp phát quang, dựa trên phép đo cường độ bức xạ do chất
phân tích phát ra, dưới tác dụng của năng lượng bxđt chiếu vào nó.
Ngoài ra, thuộc vào các phương pháp quang học còn có phương pháp
khúc xạ, dựa trên phép đo chiết suất của chất phân tích; Phương pháp phổ hồng
ngoại IR, Phương pháp phổ Rơntgen; Phương pháp phổ Raman…

1


CHƯƠNG 1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG
1.1. Bản chất của bức xạ điện từ và các phương pháp phổ

1.1.1. Bản chất của bức xạ điện từ
Bức xạ điện từ ( bxđt ) bao gồm từ sóng vô tuyến đến các bức xạ Rơntgen
và Gamma đều có bản chất sóng và hạt.
Bản chất sóng của bxđt thể hiện ở hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa, bxđt
là những dao động có hai thành phần là điện trường và từ trường, các sóng này
truyền đi trong không gian với vận tốc của ánh sáng theo hình sin có các cực đại
và cực tiểu; khoảng cách giữa 2 đầu mút của một sóng được gọi là bước sóng,
ký hiệu λ. Cường độ của bxđt tỉ lệ với biên độ của dao động. Những bxđt khác
nhau có độ dài bước sóng khác nhau hay bước sóng là đại lượng đặc trưng cho
bxđt. Ngoài ra bxđt còn được đặc trưng bằng tần số υ, giữa bước sóng và tần số
liên hệ với nhau qua biểu thức:
c=λυ

(1.1)

hay λ = c / υ

(1.2)

trong đó c là tốc độ ánh sáng, c = 3.108 m/s
Trong các phương pháp phổ, người ta còn dùng đại lượng nghịch đảo của
λ ( 1/λ ) gọi là số sóng để đặc trưng cho sóng, đơn vị của số sóng luôn là cm-1
υ = 1/ λ

( 1.3)

Với bản chất hạt, bxđt là những phần nhỏ mang năng lượng được gọi là
photon, các dạng bxđt từ khác nhau có năng lượng khác nhau.
Sự thống nhất giữa bản chất sóng và bản chất hạt của bxđt được thể hiện
trong biểu thức:

ε = hυ = hc/λ

(1.4)

trong đó h là hằng số Planc, h = 6,62.10-34J.s
1.1.2. Đơn vị đo và sự phân chia các vùng bxđt
Trong biểu thức 1.4 là các đại lượng đặc trưng cho bxđt. Bước sóng λ có
thứ nguyên là độ dài. Để đo λ, người ta dùng các đơn vị đo độ dài là mét (m)
cùng các ước số của mét, các đơn vị hay dùng là μm; nm và Ao ( 1A = 10-10m ).
2


Đại lượng nghịch đảo của bước sóng là số sóng chỉ đo bằng một loại đơn vị là
cm-1.
Tần số υ được định nghĩa là số dao động mà bxđt thực hiện trong một
giây, nên có thứ nguyên là s-1. Đơn vị đo của υ là hec ( hertz ) được ký hiệu là
Hz và các bội số của nó là kHz ( kilohec ); MHz ( megahec ).
Để có thể gây hiệu ứng quang phổ, năng lượng của bxđt phải phù hợp với
hiệu số mức năng lượng ∆E tương ứng với các trạng thái năng lượng của nguyên
tử hay phân tử, nghĩa là bước sóng λ của bxđt phải phù hợp với hệ thức:
∆E = ε = hυ = hc/λ
hay λ = hc/∆E

( 1.5)

Tùy theo bản chất của bxđt tương tác với nguyên tử hay phân tử của chất
phân tích mà ta có các phương pháp quang phổ khác nhau, cụ thể là:
- Miền sóng vô tuyến, viba cho phương pháp phổ cộng hưởng từ.
- Miền sóng tia Rơntgen và tia γ cho các phương pháp phổ Rơntgen và
phổ tia γ .

- Miền sóng ánh sáng quang học cho các phương pháp phổ nhìn thấy phổ tử ngoại ( UV - VIS ); phổ hồng ngoại ( IR ).
- Trong miền sóng ánh sáng quang học cũng có các phương pháp phổ phát
xạ nguyên tử; phổ hấp thụ nguyên tử và phổ huỳnh quang.
Dưới đây là các vùng sóng chia theo chiều dài bước sóng.
Bảng 1.1. Phân loại các vùng bức xạ điện từ
λ , cm

E, eV

Tia γ

10-11 - 10-8

~ 107

Tia Röntgen

10-8 - 10-6

~ 105

Tử ngoại và khả kiến

10-6 - 10-4

~ 10

Hồng ngoại

10-4 - 10-2

~ 10-1

10-1 - 10

~ 10-3

> 10

< 10-6

Bức xạ

Vi sóng
Sóng vô tuyến

1.2. Sự tương tác giữa vật chất và bxđt
3


Khi chiếu một chùm bxđt vào một môi trường vật chất, sẽ xảy ra hiện
tượng các phân tử hay nguyên tử của vật chất hấp thụ năng lượng hay phát xạ
năng lượng. Năng lượng mà phân tử hay nguyên tử phát ra hay hấp thụ vào là:
∆E = E2 - E1 = hυ

( 1.6 )

Trong đó E1 và E2 là mức năng lượng ở trạng thái đầu và trạng thái cuối; υ là tần
số của bxđt bị hấp thụ hay phát xạ ra.
Nếu năng lượng ở trạng thái cuối cao hơn trạng thái đầu ( ∆E > 0 ) thì

xảy ra sự hấp thụ bxđt, phổ sinh ra trong quá trình này là phổ hấp thụ; Còn nếu
năng lượng ở trạng thái đầu cao hơn trạng thái cuối ( ∆E < 0 ) thì xảy ra sự phát
xạ năng lượng, phổ sinh ra trong quá trình này là phổ phát xạ.
Các phương pháp phân tích dựa vào phổ nguyên tử thực hiện trên các máy
quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS hay máy quang phổ phát xạ nguyên tử AES.
Các phương pháp phân tích dựa vào phổ phân tử thì phong phú hơn, thực
hiện trên các máy đo quang UV-VIS; máy quang phổ hồng ngoại IR.
1.3. Trạng thái năng lượng của phân tử, phổ phân tử
Một phân tử dù là đơn giản nhất cũng có các chuyển động sau:
- Chuyển động của các điện tử quanh các hạt nhân: các điện tử hóa trị và
các điện tử không tham gia tạo liên kết hóa học - gọi chung là chuyển động điện
tử.
- Chuyển động thay đổi tuần hoàn các vị trí của các hạt nhân so với nhau gọi là chuyển động dao động của phân tử.
- Chuyển động thay đổi phương hướng của toàn phân tử trong không gian
- gọi là chuyển động quay của phân tử, chuyển động này chỉ có ở các phân tử
các chất ở trạng thái khí và hơi.
Như vậy, năng lượng toàn phần Etf của phân tử có thể biểu diễn:
Etf = Ee + Ev + Er

( 1.7 )

trong đó: Ee là năng lượng liên quan đến chuyển động của điện tử - gọi là năng
lượng điện tử.
Ev là năng lượng liên quan đến chuyển động dao động của hạt nhân (
vibration ) - gọi là năng lượng dao động.
4


Er là năng lượng liên quan đến chuyển động quay của phân tử (
rotation ) - gọi là năng lượng quay.

Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh Ee >> Ev >> Er , nếu năng lượng
đo bằng đơn vị kcal/mol thì Ee khoảng 60 ÷ 150 kcal/mol; Ev khoảng 1 ÷ 10
kcal/mol; Er khoảng 0,01 ÷ 0,1 kcal/mol.
Trong điều kiện bình thường, các phân tử tồn tại ở trang thái cơ bản, có
năng lượng thấp nhất Eotf, khi phân tử nhận năng lượng, ví dụ khi hấp thụ bức
xạ, có thể chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Khi phân tử nhận năng lượng đủ
lớn, ví dụ bxđt có năng lượng đủ lớn, phân tử chuyển lên trạng thái có năng
lượng cao hơn E*tf gọi là trạng thái kích thích và:
E*tf = E*e + E*v + E*r

(1.8 )

Sự thay đổi trạng thái của phân tử do có sự thay đổi về năng lượng của
phân tử.
∆Etf = E*tf - Eotf = ∆Ee + ∆Ev + ∆Er

( 1.9 )

∆Etf là bước chuyển năng lượng toàn phần của phân tử; ∆Ee là bước
chuyển năng lượng điện tử; ∆Ev là bước chuyển năng lượng dao động; ∆Er là
bước chuyển năng lượng quay. Như vậy do hiện tượng hấp thụ bxđt của phân tử
gây nên các bước chuyển năng lượng điện tử, năng lượng dao động, năng lượng
quay của phân tử, là nguồn gốc các loại phổ hấp thụ phân tử: phổ quay, phổ dao
động - quay, phổ điện tử - dao động - quay.... Ngoài ra, để phân tử có thể hấp
thụ các bxđt gây nên các bước chuyển năng lượng, ngoài việc cần có điều kiện
năng lượng phù hợp theo hệ thức ( 1.5 ) còn có các yêu cầu khác, gọi là theo quy
tắc chọn lọc. Có hai loại quy tắc là quy tắc cho phép và quy tắc cấm: quy tắc cho
phép quy định các điều kiện cho phép xảy ra các bước chuyển; Quy tắc cấm nêu
các điều kiện mà với các điều kiện đó bước chuyển năng lượng không xảy ra
được. Chính vì bản chất như vậy mà phổ phân tử có cấu trúc rất phức tạp, chúng

ta thường nói là có cấu trúc đám. Với các máy quang phổ có độ tán sắc không
lớn, phổ phân tử hầu như là miền bức xạ liên tục; Với các máy quang phổ có độ
tán sắc lớn phổ phân tử gồm vô số vạch sít nhau.

5


Mỗi phân tử của một chất thì có cấu trúc khác nhau nên có các bước
chuyển năng lượng khác nhau, sẽ có phổ hấp thụ phân tử đặc trưng và khác
nhau, mặt khác với các kỹ thuật phù hợp, người ta tạo phổ điện tử, phổ dao
động, phổ quay của phân tử của chất nghiên cứu, đó chính là cơ sở của các
phương pháp phân tích định tính. Còn để phân tích định lượng, người ta dựa vào
định luật về sự hấp thụ bxđt Lambert-Beer .
1.4. Phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ nguyên tử
Ở trên ta đã xét sự tạo thành phổ của phân tử, tạo bởi sự liên kết của ít
nhất là hai nguyên tử. Còn khi là nguyên tử ở trạng thái hơi tự do thì sẽ đặc
trưng bởi phổ hấp thụ hoặc phổ phát xạ nguyên tử, cơ chế tạo thành có thể giải
thích như sau: Trong điều kiện bình thường nguyên tử ở trạng thái cơ bản,
không thu và cũng không phát năng lượng dưới dạng các bức xạ. Đây là trạng
thái bền vững và nghèo năng lượng. Nếu nguyên tử nhận năng lượng dưới dạng
nhiệt thì nguyên tử sẽ chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn, gọi là trạng
thái kích thích, trạng thái kích thích này không bền, chỉ khoảng 10-8 ÷ 10-9 s, sau
đó nguyên tử có xu hướng trở về trạng thái có mức năng luợng thấp hơn, khi này
nguyên tử sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng bxđt bao gồm nhiều tia đơn sắc
có bước sóng khác nhau nằm trong dải phổ quang học ( 190 - 1100nm ). Nếu
thu, phân li và ghi chùm tia đó ta sẽ được dải phổ gồm các vạch phát xạ của
nguyên tử hoặc ion. Trong tập hợp các vạch phổ thì mỗi nguyên tử hoặc ion lại
có những vạch đặc trưng riêng.
Một đặc điểm quan trọng là các nguyên tử tự do có khả năng hấp thụ
những tia bức xạ mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ của nó. Nếu

nguyên tử nhận năng lượng dưới dạng bxđt ứng đúng với những tia mà nó phát
ra trong quá trình phát xạ thì nguyên tử chuyển lên trạng thái kích thích. Phổ
sinh ra trong quá trình này gọi là phổ hấp thụ nguyên tử. Nếu gọi năng lượng
của bxđt đã bị nguyên tử hấp thu là ε = hυ thì ta có:
ε = hυ = ∆E = Em - Eo

( 1.10 )

∆E = h.c/λ

(1.11 )

hay

6


Trong đó Em và Eo là năng lượng ở trạng thái kích thích và trạng thái cơ bản
của nguyên tử; h là hằng số Planck; c là tốc độ ánh sáng; λ là bước sóng của
vạch phổ hấp thụ. Vậy phổ hấp thụ nguyên tử cũng là phổ vạch.
Nhưng nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó có thể phát ra
được trong quá trình phát xạ. Quá trình hấp thụ chỉ xảy ra với các vạch phổ
nhạy, các vạch phổ đặc trưng và các vạch phổ cuối cùng của nguyên tố. Cho nên
đối với các vạch phổ đó quá trình hấp thụ và phát xạ là hai quá trình ngược
nhau. Trong phương trình ( 1.10 ), nếu giá trị ∆E là dương ta có quá trình phát
xạ, nếu giá trị ∆E là âm ta có quá trình hấp thụ. Như vậy tùy theo từng điều kiện
cụ thể để nguyên tủ hóa mẫu và kích thích nguyên tử mà quá trình nào xảy ra là
chính, cụ thể là:
- Nếu kích thích nguyên tử bằng năng lượng nhiệt ta có phổ phát xạ
nguyên tử.

- Nếu kích thích nguyên tử bằng chùm tia đơn sắc ta có phổ phát xạ
nguyên tử.
Phương pháp phân tích dựa trên phổ phát xạ nguyên tử gọi là phương
pháp quang phổ phát xạ nguyên tử AES (Atomic Emision Spectrometry ) với
máy phân tích tương ứng.
Phương pháp phân tích dựa trên phổ hấp thụ nguyên tử gọi là Phương
pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS ( Atomic Absorption Spectrometry )
với các máy phân tích AAS.

7


Chương 2. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ
PHÂN TỦ UV-VIS
(Phương pháp trắc quang phân tử)
Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử hay còn gọi là phương pháp đo
quang, phương pháp phân tích trắc quang phân tử là một trong những phương
pháp phân tích công cụ thông dụng với rất nhiều thế hệ máy khác nhau, từ các
máy đơn giản của thế hệ trước còn được gọi là các máy so màu đến các máy
hiện đại được tự động hóa hiện nay, gọi là máy quang phổ hấp thụ phân tử UVVIS. Các máy đo quang làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ
190nm đến khoảng 900nm.
2.1. Cơ sở lí thuyết của phương pháp
2.1.1. Sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu
Dung dịch có màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang
phổ ( một vùng phổ ) của ánh sáng trắng, phần còn lại ló ra cho ta màu của dung
dịch, chính là màu phụ của phần ánh sáng trắng đã bị hấp thụ (vùng quang phổ
còn lại). Ví dụ: dung dịch Fe(SCN)3 ta nhìn thấy màu đỏ là do khi ánh sáng
chiếu vào dung dịch, dung dịch này hấp thụ mạnh bức xạ đơn sắc màu xanh và
xanh lá cây, vùng quang phổ còn lại ló ra cho ta màu đỏ.
Sự hấp thụ của dung dịch theo màu được trình bày trong bảng 2.1

Bảng 2.1. Sự hấp thụ màu của các dung dịch màu
TIA SÁNG ĐƠN SẮC BỊ HẤP THỤ

MÀU CỦA DUNG DỊCH

400nm ÷ 450nm: vùng tím

lục ánh vàng

450nm ÷ 480nm: vùng chàm

vàng

480nm ÷ 490nm: vùng chàm lục

da cam

490nm ÷ 510nm: vùng lục chàm

đỏ

510nm ÷ 560nm: vùng lục

đỏ tía

5600nm ÷ 575nm: vùng lục ánh vàng

tím

8

575nm ÷ 590nm: vùng vàng

chàm

590nm ÷ 640nm: vùng da cam

chàm lục

640nm ÷ 720nm: vùng đỏ

lục chàm

720nm ÷ 800nm: vùng đỏ tía

lục

Sự hấp thụ bức xạ đơn sắc (bxđs) của dung dịch còn phụ thuộc vào nồng
độ của chất hấp thụ. Ở ví dụ trên, dung dịch Fe(SCN)3 có nồng độ càng lớn thì
sự hấp thụ càng mạnh, biểu hiện ở màu của dung dịch càng đậm.
2.1.2. Các định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng
Định luật Bugơ - Lambe (Bourguear - Lambert):
Khi chiếu một chùm bxđs có cường độ I0 qua một lớp vật chất có bề dày l,
thì cường độ bxđs ló ra I bao giờ cũng nhỏ hơn I0 . Có thể biểu diễn bằng biểu
thức:
I0 = I + Ia + Ir
Trong đó:

(2.1)

Ia là phần cường độ bị hấp thụ
Ir là phần cường độ bị phản xạ lại
I là phần cường độ ló ra

Dựa vào vô số thực nghiệm, hai nhà bác học đã đưa ra định luật hấp thụ
ánh sáng, biểu diễn bằng biểu thức:
I = I0 . e-kl

(2.2)

Trong đó k là hệ số hấp thụ, giá trị của k phụ thuộc vào bản chất của vật
chất và vào bước sóng λ của bxđs.
Định luật Lambe - Bia ( Lambert - Beer):
Khi áp dụng định luật Bugơ - Lambe cho trường hợp vật chất là dung dịch
có độ dày l ( dung dịch đựng trong cuvét có độ dày l ) chứa chất hấp thụ có nồng
độ C. Nhà bác học Bia đã đưa ra định luật Lambe - Bia:
- Nội dung: Với cùng bề dày của lớp dung dịch, hệ số hấp thụ k tỉ lệ với
nồng độ của chất hấp thụ của dung dịch.
- Biểu thức:

k = ε*.C

(2.3)

hay I = I0 . e-ε*C.l

(2.4)
9

Nếu đổi logarit tự nhiên về logarit thập phân thì biểu thức của định luật
Lambe - Bia có thể biểu diễn bằng biểu thức:
I = I0 . 10-ε.l.C

(2.5)

Trong đó: C- là nồng độ dung dịch, đo bằng mol/l
l - là bề dày của cuvét đựng dung dịch, đo bằng cm
ε - được gọi là hệ số tắt phân tử hay hệ số hấp thụ phân tử. ε là
đại lượng xác định, phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ, vào bước sóng λ
của bxđs và vào nhiệt độ.
2.1.3. Các đại lượng hay sử dụng
Biểu thức ( 2.5 ) chính là cơ sở cho phương pháp phân tích định lượng.
Tuy nhiên, quan hệ giữa cường độ ánh sáng và nồng độ của dung dịch thông qua
hàm logarít, để thuận tiện cho sử dụng, chúng ta thường sử dụng các đại lượng
sau:
Độ truyền quang T: là tỉ lệ giữa cường độ chùm sáng đơn sắc sau khi đi qua
dung dịch I với cường độ chùm sáng đơn sắc chiếu vào I0.
T = I/I0 = 10-ε.l.C

(2.6)

Nếu l = 1cm thì T gọi là hệ số truyền quang.
Trên các máy phân tích, T thường được biểu diễn bằng %, Thang đo T từ
0 ÷ 100
Mật độ quang D (Dentisity) hay độ hấp thụ A (Absorption) hay độ tắt E
(Extinction): được định nghĩa theo biểu thức sau
D = A = E = - lg T = lg(I0 /I) = ε.l.C
Với các dung dịch chứa chất hấp thụ xác định, đựng trong các cuvét có

kích thước như nhau thì ε và l là không đổi, khi này có thể biểu diễn:
D = A = K.C

(2.7)

Hay nói cách khác, sự phụ thuộc giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch
là tuyến tính, đó chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng trắc
quang phân tử. Như vậy nguyên tắc chung của phương pháp đo quang để xác
định một chất X nào đó, ta chuyển nó thành một chất có khả năng hấp thụ ánh

10


sáng ( bxđs ) rồi đo sự hấp thụ ánh sáng của nó và suy ra hàm lượng chất cần
xác định.
Tuy nhiên để có thể áp dụng biểu thức này đòi hỏi phải đề cập đến các
yếu tố ảnh hưởng.
2.1.4. Tính chất của mật độ quang và ứng dụng trong hóa phân tích
Biểu thức D = A = ε.l.C cũng có thể coi là nội dung của định luật Lambe
- Bia. Nếu ta đo mật độ quang của dung dịch có nồng độ 1mol/l đựng trong
cuvet có bề dày 1cm thì giá trị mật độ quang đo được chính là hệ số hấp thụ
phân tử, ε = D, đây chính là ý nghĩa vật lý của hệ số hấp thụ phân tử của một
chất nhất định; ε phụ thuộc vào bản chất của chất hấp thụ ánh sáng và vào bước
sóng của bxđs được hấp thụ.
Đo mật độ quang của dung dịch bằng một cuvét (l, C = const) ở các bước
sóng khác nhau thì ta được đường cong biểu diễn phổ hấp thụ của dung dịch, D
= f(λ) hay ε = f(λ).

Hình 2.1. Dạng đường cong hấp thụ D = f(λ)
11

Đo mật độ quang của một dãy dung dịch có nồng độ khác nhau bằng một
cuvét tại một bước sóng λ nhất định ( l, λ = const ) thì đường biểu diễn D = f(C)
sẽ là đường thẳng.
Mật độ quang

D6
D5
D4
D3
D2
D1

C1 C2 C3 C4

C5

C6

Nồng độ

Hình 2.2. Dạng đường biểu diễn D = f(C)
Một đặc tính rất quan trọng của mật độ quang đó là tính cộng tính, có thể
chứng minh như sau:
Giả sử có một chùm bxđs có cường độ I0 đi qua 2 dung dịch có bề dày l1
và l2 tương ứng với các nồng độ C1, hệ số tắt ε1 và C2, hệ số tắt ε2
D = lg(I0 /I2 ) = lg(I0 /I1 ) + lg(I1 /I2 ) = D1 + D2 = ε1.l1.C1 + ε2.l2.C2
Như vậy mật độ quang chỉ phụ thuộc vào số các phần tử hấp thụ ánh sáng
nằm trên đường ánh sáng truyền qua. Trong dung dịch có nhiều chất tan hấp thụ

bxđs thì mật độ quang đo được chính là tổng các mật độ quang của các chất có
trong dung dịch, D = Σ Di. Khi muốn đo mật độ quang của chất phân tích ở
trong dung dịch có nhiều chất thì phải loại trừ mật độ quang của các thành phần
còn lại, đó chính là mật độ quang của dung dịch trống hay dung dịch so sánh.
Dung dịch trống hay dung dịch so sánh là dung dịch chứa tất cảc các
thành phần trong dung dịch phân tích trừ chất phân tích. Trong thực tế, nhiều khi
độ hấp thụ của dung dịch so sánh rất nhỏ, không đáng kể thì người ta có thể thay
bằng nước cất.
12


2.2. Các điều kiện tối ưu cho một phép đo quang
Ta biết D = f(λ,l,C) và theo định luật Lambe - Bia khi 2 đại lượng λ,l
không đổi thì sự phụ thuộc D = f(C) là tuyến tính, phải có dạng y = ax là một
đường thẳng, đây cũng chính là cơ sở của phương pháp phân tích định lượng.
Như vậy những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng là bước sóng của ánh
sáng tới và các yếu tố gây ảnh hưởng tới nồng độ C có thể làm sai lệch định luật
Lambe - Bia gây sai số cho phép phân tích, vì vậy ta phải đặc biệt chú ý đến các
yếu tố này.
2.2.1. Sự đơn sắc của nguồn bxđt
Giả sử chùm sáng tới có cường độ I0 không phải là tia sáng đơn sắc mà là
một chùm tia có cường độ I01, I02, I03 và chất phân tích chỉ hấp thụ tia thứ 2 còn
không hấp thụ tia 1 và tia 3, khi này
D = lg( I0 /I) = lg( I01+ I02+ I03)/I01+I2+ I03)
Nếu tăng nồng độ C thì I2 sẽ giảm còn I01 và I03 vẫn không bị hấp thụ, khi tăng C
đến một mức nào đấy thì I2 = 0, lúc đó:
D = lg( I01+ I02+ I03)/(I01+ I03) = const
Lúc này D = f(C) không tuyến tính nữa.
Việc tạo được chùm tia bxđs có tính đơn sắc cao lại phụ thuộc vào thiết
bị, tùy theo các máy phân tích mà bộ phận tạo bức xạ đơn sắc có thể là kính lọc

màu; hệ lăng kính hay cách tử với độ phân giải cụ thể, khi này sẽ quy định tính
chính xác của phép đo.
2.2.2. Bước sóng tối ưu λmax
Các chất hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, miền bxđs bị hấp thụ mạnh nhất
ứng với năng lượng của bước chuyển điện tử. Hay nói cách khác, dung dịch chất
màu mà ta phân tích hấp thụ bxđs một cách chọn lọc, phổ hấp thụ cũng là một
đặc trưng điển hình của chất màu.
Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất,
người ta phải dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ
quang đo được là lớn nhất, gọi là mật độ quang cực đại Dmax, khi này cho kết
quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất. Bước sóng tương ứng với mật
13


độ quang cực đại Dmax gọi là bước sóng tối ưu λmax. Với mỗi dung dịch nghiên
cứu nhất định, chúng ta phải xác định bước sóng λmax trước khi tiến hành phân
tích định lượng. Thông thường các giá trị λmax của các chất đã được nghiên cứu
khảo sát và liệt kê trong các bảng tra hay các quy trình phân tích có sẵn, chúng
ta có thể tham khảo. Hoặc chúng ta có thể xây dựng đường cong hấp thụ trên
máy đo quang và từ đó chọn λmax thích hợp.
2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ
Thực nghiệm đã chứng minh rằng quan hệ giữa mật độ quang D và nồng
độ dung dịch C chỉ tuyến tính trong một khoảng giá trị nồng độ xác định gọi là
khoảng tuyến tính của định luật Lambe-Bia, người ta quan sát được độ lệch khỏi
sự phụ thuộc tuyến tính giữa nồng độ và độ hấp thụ (H.2.4) .

Hinh 2.3. Khoảng tuyến tính của định luật Lambe-Bia

Khoảng tuyến tính là khác nhau đối với các máy đo khác nhau và với các
đối tượng phân tích khác nhau. Do đó phải xác định khoảng tuyến tính cho từng

phép phân tích cụ thể.
2.2.4. Sự ổn định của dung dịch
Trong các phương pháp đo quang, người ta thường đưa dung dịch phân tích
về dạng dung dịch có màu bằng cách tạo phức với thuốc thử trong môi trường
xác định. Sự ổn định của dung dịch đo là một yếu tố rất quan trọng để phép đo

14


được chính xác, sự ổn định này thường là: môi trường pH; Sự có mặt của ion lạ;
Thời gian ổn định màu; Nhiệt độ...
Nếu thuốc thử dùng trong phương pháp này thuộc dạng axit mạnh thì pH hầu
như không ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ điện từ. Nếu thuốc thử thuộc dạng
axit yếu thì yếu tố pH sẽ ảnh hưởng đến sự tạo phức và phải tìm điều kiện môi
trường pH tối ưu cho quá trình xác định. Ngoài ra cũng phải kể đến một số phức
màu có màu và độ bền thay đổi theo pH, ví dụ phức của ion Fe3+ với axít
salixilic (H2Sal) ở môi trường axít pH < 2 có màu tím; ở môi trường pH từ 4 ÷
10 có màu đỏ và ở trong môi trường kiềm pH > 10 có màu vàng.
Thông thường trong các mẫu phân tích ngoài chất phân tích không thể không
kể đến sự có mặt của ion lạ, các ion này có khả năng tương tác với chất cần phân
tích hay tạo màu với thuốc thử trong dung dịch cho nên sẽ ảnh hưởng đến quá
trình xác định, bắt buộc phải tìm cách loại trừ. Hai cách hay sử dụng nhất để loại
trừ là tách chúng ra khỏi dung dịch phân tích hoặc tìm cách che. Việc tách các
ion lạ ra khỏi dung dịch phân tích nói chung rất khó thực hiện do nồng độ của
chúng trong dung dịch phân tích rất nhỏ cho nên trong thực tế phân tích người ta
thường tìm cách che ảnh hưởng của chúng bằng biện pháp thích hợp, nghĩa là
chúng vẫn ở trong dung dịch phân tích nhưng được đưa vào dạng hợp chất,
thường là dạng hợp chất phức bền, nên không ảnh hưởng đến quá trình phân
tích. Ví dụ: ion Fe3+ ảnh hưởng đến quá trình phân tích phôtphát trong nước,
người ta thường che ảnh hưởng của nó bằng cách đưa về phức bền với F-; ion

Ca2+, Mg2+ ảnh hưởng đến quá trình phân tích nitrat và amoni, được che ảnh
hưởng bằng cách đưa về phức bền với TrilonB…
Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử cũng
là một yếu tố quan trọng, ta nên kiểm tra xem thời gian nào ổn định màu vì
cường độ màu của một số dung dịch thì bền nhưng đối một số dung dịch màu
khác thì lại chỉ bền trong một thời gian nhất định.
Nói chung với nguyên tắc chung của phương pháp là dựa vào định luật
Lambe - Bia nhưng trong từng quy trình cụ thể cho từng đối tượng phân tích bao
giờ cũng phải xác định các điều kiện tối ưu, đó là: bước sóng cực đại λmax ;
15


khoảng tuyến tính và các điều kiện có thể ảnh hưởng như nhiệt độ; thời gian;
lượng thuốc thử và nếu cần phải loại trừ ảnh hưởng của các ion lạ trong dung
dịch phân tích.
2.3. Các máy đo quang
Không phụ thuộc vào vùng phổ, các máy đo độ truyền quang và độ hấp
thụ ( mật độ quang ) của dung dịch bao gồm 5 bộ phận cơ bản:
- Nguồn bức xạ có năng lượng ổn định.
- Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc cho phép ta chọn bước sóng của bức xạ đơn
sắc thích hợp với chất nghiên cứu.
- Các cuvet chứa dung dịch đo.
- Đêtectơ để chuyển tín hiệu quang - năng lượng bức xạ - thành tín hiệu
đo được, thường là tín hiệu điện.
- Bộ phận chỉ thị kết quả đo của tín hiệu.
Sơ đồ khối tổng quát của một thiết bị đo quang như sau:
Nguồn
bức xạ
liên tục

Bộ phận
tạo tia
đơn sắc

Cuvet
đựng
dung dịch

Detectơ

Chỉ thị
kết quả

Tuỳ theo cấu tạo của các loại thiết bị mà người ta chia ra làm 2 loại máy
đo quang là máy 1 chùm tia và máy 2 chùm tia.
Độ phức tạp của các bộ phận riêng của các máy đo phổ hấp thụ của dung
dịch cũng phụ thuộc vào các máy khác nhau, vào vùng bước sóng kể cả vùng sử
dụng các số liệu. Ví dụ: để đo độ hấp thụ trong vùng khả kiến ta có các máy so
màu bằng mắt, máy so màu quang điện, trong vùng hồng ngoại ta có máy quang
phổ hồng ngoại IR, hiện nay các máy quang phổ hấp thụ phân tử thường cho
phép đo trong vùng tử ngoại UV và cả vùng khả kiến VIS từ 190nm đến
1100nm, gọi chung là các máy quang phổ hấp thụ phân tử UV - VIS. Sau đây
chúng ta đề cập đến một số thiết bị.
2.3.1. Các máy so màu bằng mắt
Trong các máy so màu bằng mắt thì nguồn bức xạ liên tục chính là ánh
sáng mặt trời; đetectơ chính là mắt và bộ não của con người. Tuy nhiên mắt và
16


bộ não chỉ có khả năng so sánh màu chứ không có khả năng cho thông báo về

giá trị cường độ hấp thụ hay mật độ quang do vậy chúng ta cần có các dung dịch
chất chuẩn để so sánh màu của chúng với màu của các dung dịch cần phân tích.
Như vậy nguyên tắc chung ở đây là việc so màu của mẫu với màu của một dãy
dung dịch chuẩn để tìm ra các màu bằng nhau, tức là có nồng độ chất cần xác
định như nhau. Trong phương pháp này người ta dùng các ống nghiệm so màu
Nexxler, được chuẩn hóa sao cho bề dày của các dung dịch đều giống nhau. Với
nguyên tắc này người ta cũng tiến hành quá trình chuẩn độ so màu.
Các phương pháp so màu bằng mắt có nhiều hạn chế nhưng chúng cũng
có ứng dụng rộng rãi đối với các phép phân tích hàng loạt nếu nhu cầu về độ
chính xác không cần thật cao.
2.3.2. Các máy so màu quang điện
Máy so màu quang điện có cấu tạo đơn giản, tương đối rẻ tiền để thực
hiện phép phân tích định lượng bằng phương pháp đo quang. Ưu điểm của
chúng so với các máy quang phổ phức tạp chính là sự đơn giản trong cấu tạo và
cách sử dụng. Một máy so màu quang điện thường có 2 chức năng đo là độ
truyền quang T hoặc mật độ quang D và bộ phận chỉ thị kết quả chỉ là thang đo
hoặc màn hình digital hiện số.
• Nguồn bức xạ:
Nguồn bức xạ hay sử dụng nhất trong máy so màu quang điện để nhận
được bức xạ vùng khả kiến là sợi chỉ của đèn vonfram mà tính chất của nó gần
với tính chất của vật đen tuyệt đối, khi nung nóng đến sáng trắng sẽ phát ra bức
xạ liên tục, bức xạ này có năng lượng phụ thuộc vào nhiệt độ ở lũy thừa bậc bốn
và công suất bức xạ ở một nhiệt độ nhất định lại phụ thuộc vào độ dài sóng ở
lũy thừa bậc năm. Nói chung nhiệt độ làm việc của sợi vonfram đạt được gần
đến 2870K, phần chính của năng lượng do vậy được phát xạ trong vùng hồng
ngoại, người ta dùng đèn với sợi vonfram trong khoảng bước sóng từ 320nm đến
2500nm. Để đèn cho bức xạ liên tục và ổn định trong vùng khả kiến phải có sự
kiểm tra nghiêm ngặt về hiệu thế, thường dùng máy biến thế có hiệu thế cố định
hoặc một ắc quy để cung cấp cho đèn một nguồn ổn định.
17

• Bộ phận tạo bức xạ đơn sắc:
Kính lọc sáng có khả năng hấp thụ một phần xác định của phổ và tách ra
một chùm bức xạ, coi như tạo được một chùm tia đơn sắc, tuy nhiên độ đơn sắc
là không cao. Các kính lọc sáng hay dùng là các thủy tinh màu hay các bản thủy
tinh mà ở giữa các bản này người ta đặt những chất nhuộm được pha trong
gelatin, tùy theo máy đo sẽ có các bộ kính lọc sáng ( kính màu ) với số lượng
nhất định.
Kính lọc giao thoa ánh sáng có thể tạo được dải sóng hẹp hơn ( khoảng
10nm ), được làm từ vật liệu trong suốt từ CaF2 hay MgF2, được đặt giữa hai bản
thủy tinh mà bề mặt của chúng được phủ bằng các màng kim loại nửa trong
suốt. Bề dày của lớp vật liệu xác định độ dài sóng của bức xạ đi ra, được kiểm
tra chặt chẽ. Sự giao thoa ánh sáng thực hiện nhờ hai lớp kim loại, tạo dải truyền
quang hẹp hơn, có nghĩa là có khả năng lớn hơn để tạo ra bước sóng mong muốn
so với kính lọc hấp thụ. Các kính lọc giao thoa ánh sáng được sản xuất với các
giải truyền quang trong khoảng từ vùng tử ngoại cho đến gần 6μm trong vùng
hồng ngoại.
• Cuvet đựng dung dịch đo:
Các cuvet được dùng trong các máy so màu quang điện thường được chế
tạo từ thủy tinh, mặc dù các cuvet chất dẻo trong suốt cũng có một số ứng dụng.
Các cuvet phải được đặt hoàn toàn vuông góc với chùm sáng để làm giảm sự
mất mát do phản xạ. Độ tin cậy của phép đo cũng phụ thuộc nhiều vào cách làm
việc đúng với cuvet. Dấu vân tay, dầu mỡ và các chất bẩn làm thay đổi đáng kể
khả năng truyền quang của chúng. Do vậy nhất thiết phải làm sạch cuvet trước
và sau khi dùng. Không được sấy cuvet trong tủ sấy hay hơ trên ngọn lửa. Các
cuvet thường phải được chuẩn hóa có hệ thống so với nhau nhờ dung dịch so
sánh.
• Đêtectơ:
Đêtectơ có nhiệm vụ biến đổi năng lượng bức xạ thành tín hiệu điện,

trong các máy so màu quang điện hay dùng tế bào quang điện hay nhân quang
điện. Đêtectơ của bức xạ cần phải tác động lên bức xạ trong một vùng rộng của
18


bước sóng; phải nhạy với bức xạ có cường độ nhỏ và phản ứng nhanh với bức
xạ cho tín hiệu điện có thể dễ dàng khuyếch đại lên. Quan trọng nhất là làm sao
cho tín hiệu nhận được tỉ lệ thuận với cường độ của chùm sáng đến, cụ thể như
sau:
S = I.k + d
Trong đó: S là tín hiệu của đêtectơ trong các đơn vị cường độ dòng, điện trở hay
hiệu điện thế. Hằng số k là số đo độ nhạy của đêtectơ trong các đơn vị của tín
hiệu điện trên một đơn vị cường độ bức xạ. Đại lượng d còn gọi là dòng tối (
dark current ), là một tín hiệu hằng định đối với đêtectơ khi không có bức xạ.
Giá trị của d thường không lớn, về nguyên tắc các máy với đêtectơ có dòng tối
được trang bị một điện kế cho phép nhờ một tín hiệu ngược lại dẫn đến giá trị d
bằng không. Như vậy:
I = S/k
I0 = S0/k
Trong đó S và S0 là các tín hiệu điện của đêtectơ khi bức xạ đi qua dung dịch
phân tích và dung dịch so sánh ( dung dịch trống ). Thay các phương trình này
vào phương trình định luật Lambe - Bia ta có:
lg( I0/I ) = lg( S0/S ) = D
Với nguyên tắc hoạt động như vậy, có một số loại tế bào quang điện được đề
cập dưới đây.
Tế bào quang điện lớp chắn: được cấu tạo từ điện cực đồng hay sắt trên
đó có đưa vào vật liệu bán dẫn, bề mặt của chất bán dẫn được phủ một lớp màng
trong suốt từ vàng bạc hay chì, màng này cũng chính là điện cực thứ hai hay
điện cực thu nhận, tất cả hệ được bảo vệ bằng một vỏ bọc trong suốt. Cơ chế
hoạt động như sau: Khi chiếu một chùm sáng thì một số electron trong lớp chất

bán dẫn có một năng lượng đủ lớn để vượt qua bản chắn và thâm nhập vào màng
kim loại. Nếu nối màng với bản theo một phía khác của lớp bán dẫn bằng sợi chỉ
bên ngoài và nếu điện trở không quá lớn thì xuất hiện dòng điện, dòng điện này
thường là đủ lớn hoặc có thể được khuyếch đại để đo bằng một điện kế hay một
microampe kế. Như vậy lực của dòng điện tỉ lệ với cường độ của bức xạ chiếu
19


vào tế bào quang điện, nói chung các dòng cỡ từ 10 đến 100μA. Các tế bào
quang điện lớp chắn chủ yếu được sử dụng để đo bức xạ trong vùng khả kiến, độ
nhạy cực đại với bước sóng khoảng 550nm và giảm cho đến bước sóng khoảng
250nm và 750nm.
Tế bào quang điện chân không ( Tế bào quang điện với hiệu ứng quang
điên ngoài ):
Tế bào quang điện bao gồm một catôt nửa hình ống và một anôt dây được
đặt giữa một bình chân không. Bề mặt lõm của catôt được phủ một lớp vật liệu
nhạy ánh sáng và phát ra electron dưới tác dụng của bức xạ. Sơ đồ trên hình 2.4.

Hình 2.4. Sơ đồ tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài
1- Chỉ anot; 2- Catot nhạy quang; 3- Acquy; 4- Điện trở; 5- Bộ phận chỉ thị
Nếu đặt một hiệu điện thế vào các điện cực thì các electron bắn ra được
hướng đến anôt, kết quả sẽ xuất hiện một dòng điện quang, sẽ được khuyếch đại
và cho tín hiệu đo. Dòng điện nhận được gây ra sự giảm hiệu thế dọc theo điện
trở R sau đó được khuyếch đại và đo nhờ bộ phận chỉ thị. Bề mặt của catôt nhạy
quang của tế bào quang điện được cấu tạo từ một kim loại kiềm hay oxyt của nó,
có khi là sự tổ hợp với oxyt của các kim loại khác; Vật liệu catôt xác định đặc
tính quang phổ của tế bào quang điện.
Các máy so màu quang điện do các hãng khác nhau sản xuất sẽ khác nhau
về độ phức tạp, các đặc tính làm việc và giá thành. Không một máy nào có thể
20

xem là toàn năng mà việc chọn máy được xác định bằng loại công việc mà máy
phải phục vụ. Dưới đây là sơ đồ máy so màu quang điện một chùm tia và hai
chùm tia.

Hình 2.5. Sơ đồ máy so màu quang điện một và hai chùm tia
a) Máy một chùm tia: 1- Đèn vofram; 2- Màng di động để chuẩn hóa 100%T; 3Cuvet chứa dung dịch so sánh; 4- Microampe kế; 5- Kính lọc sáng; 6- Cuvet
chứa dung dịch phân tích; 7- Tế bào quang điện với hiệu ứng quang điện ngoài.
b) Máy hai chùm tia: 8- Gương; 9- Tế bào quang điện; 10- Điện kế để chuẩn
hóa 100%T.
Ở máy hai chùm tia dòng sáng được phân giải nhờ gương, một phần đi
qua dung dịch phân tích, phần thứ hai đi qua dung dịch so sánh. Bộ phận chỉ thị

21


tín hiệu là thang đo của độ truyền quang trong các đơn vị tuyến tính từ 0 đến
100, hoặc cũng có thể là thang đo mật độ quang D.
2.3.3. Các máy quang phổ UV- VIS
Khác với máy so màu quang điện, các máy quang phổ UV-VIS hiện nay
được thiết kế để đo phổ trong vùng tử ngoại và trông thấy, thường sử dụng lăng
kính hay cách tử cho phép thay đổi một cách liên tục độ dài sóng; đêtectơ là
nhân quang điện hay ống nhân quang điện.
• Nguồn bức xạ:
Trong các máy quang phổ UV-VIS hiện nay thường trang bị 2 loại nguồn,
trong vùng khả kiến thì dùng đèn vonfram W- Lamp, còn nguồn bức xạ tử ngoại
được biết đến nhiều nhất là đèn hiđrô hay đèn đơteri D- Lamp. Các đèn hiđrô
hay đèn đơteri bức xạ một phổ liên tục do có sự chuyển các phân tử khí vào
trạng thái kích thích. Sự trở về trạng thái ban đầu có kèm theo sự phân hủy của

phân tử bị kích thích để tạo ra photon của bức xạ tử ngoại và 2 nguyên tử hiđrô
trong trạng thái cơ bản. Năng lượng được hấp thụ tách ra ở hai dạng và chính là
năng lượng động học của các nguyên tử hiđrô và năng lượng photon của bức xạ
tử ngoại . Năng lượng động học cung cấp cho cả 2 nguyên tử hiđrô không bị
lượng tử hóa, do vậy mà nhận được một phổ rộng của năng lượng các 2 nguyên
tử hiđrô.
• Các nguồn tạo bức xạ đơn sắc ( máy tạo bức xạ đơn sắc ): làm nhiệm
vụ phân li bức xạ thành bức xạ đơn sắc có độ dài sóng khác nhau, có một số loại
như sau :
- Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính

Hình 2.6. Sơ đồ hệ thống tạo bức xạ đơn sắc bằng lăng kính
22


1- Khe vào ; 2- Thấu kính tập hợp ; 3- Lăng kính ; 4- Thấu kính tiêu điểm;
5- Mặt phẳng tiêu điểm ; 6- Khe ra.
Cơ chế hoạt động như sau: bức xạ đi qua khe vào được tập hợp vào thấu
kính thành chùm tia song song và sau đó chiếu đến bề mặt của lăng kính dưới
một góc xác định. Trên cả 2 mặt của lăng kính xảy ra sự khúc xạ, bức xạ phân
giải sau đó được tập trung trên một mặt phẳng hơi lõm trên đó có phân bố khe
ra. Bằng cách quay lăng kính có thể hướng bức xạ với độ dài sóng cần thiết vào
khe này. Để có thể đạt được độ phân giải ánh sáng cao, còn có các biện pháp kỹ
thuật nhất định; Tuy nhiên việc sử dụng máy tạo bức xạ đơn sắc với quang học
thủy tinh chỉ giới hạn trong vùng khả kiến do thủy tinh hấp thụ bức xạ tử ngoại.
- Máy tạo bức xạ đơn sắc bằng cách tử ( mạng lưới ):

Hình 2.7. Sự phân giải tạo chùm bức xạ đơn sắc trên mạng lưới phản xạ
Sự phân giải các bức xạ khả kiến, tử ngoại kể cả hồng ngoại có thể thực
hiện được bằng cách cho chùm bức xạ đi qua cách tử trong suốt hay phản xạ bức

23


xạ từ một lưới phản xạ. Các cách tử là một cục thủy tinh hay một vật liệu trong
suốt khác trên đó có vạch ra các đường song song. Khi có sự chiếu sáng cách tử
bằng một chùm bức xạ đi qua khe thì mỗi vạch sẽ trở nên một nguồn bức xạ
mới. Kết quả giao thoa của nhiều chùm sáng thì bức xạ sẽ được phân giải thành
các phần với các độ dài sóng khác nhau. Nếu chùm bức xạ được tập trung trên
một mặt phẳng ta sẽ nhận được một phổ mà dạng của nó lập lại dạng của khe
vào. Cách tử thích hợp để dùng trong các vùng khả kiến và tử ngoại có gần 600
vạch trên 1cm. Các mạng lưới phản xạ nhận được bằng cách cắt các lỗ rãnh trên
bề mặt đã được đánh bóng của kim loại. Tương tự, bức xạ được phản xạ từ mỗi
phần lồi lên của mạng lưới và sự giao thoa của các chùm phản xạ sẽ gây ra sự
phân giải bức xạ.
Ngoài ra còn có các máy tạo bức xạ đơn sắc đôi, bao gồm từ hai cấu phần
phân giải, có nghĩa là gồm hai lăng kính, hai mạng lưới hay lăng kính và mạng
lưới. Sự kết hợp này làm cho khả năng phân giải của máy tăng lên rất nhiều.
• Cuvet: thường sử dụng cuvet thủy tinh cho vùng khả kiến, nếu đo trong
vùng tử ngoại thì phải dùng cuvet thạch anh.
• Các đêtêctơ : Trong các máy UV-VIS thì đêtêctơ là các tế bào quang
điện với hiệu ứng quang điện ngoài hay các nhân quang điện.
Trên hình 2.8 là sơ đồ cấu trúc của một nhân quang điện. Bề mặt của catot
về thành phần không khác bề mặt catot của tế bào quang điện phát ra các
electron khi chiếu sáng. Nhân quang điện còn chứa các điện cực phụ được kí

24


Hình 2.8. Sơ đồ nhân quang điện
hiệu bằng số từ 1 đến 9 gọi là các đinot. Hiệu thế trên đinot 1 dương hơn 90V so

với trên catot, do vậy mà các electron được tăng tốc theo hướng của nó. Khi đập
lên đinot, mỗi electron gây ra sự phát xạ một số electron bổ sung, đến lượt các
electron này lại hướng đến đinot 2 mà hiệu thế của nó dương hơn 90V so với
hiệu thế của đinot 1. Một lần nữa cứ mỗi một electron đập lên bề mặt lại phát ra
một số electron. Khi quá trình này lặp lại 9 lần thì cứ mỗi một photon nhận được
106 → 109 electron. Tập hợp các electron này cuối cùng hướng tới anot, dòng
điện được tăng cường nhận được này đi qua điện trở R, sau đó có thể khuyếch
đại bổ sung và được đo.
Tương tự như các máy so màu quang điện, các máy UV-VIS giống nhau ở
sơ đồ khối nhưng sẽ khác nhau về độ phức tạp, các đặc tính làm việc và giá
thành. Trong các máy hai chùm tia, bằng cách nào đó chùm sáng được chia đôi
hoặc ở giữa máy tạo bức xạ đơn sắc hoặc theo lối ra khỏi máy này : một chùm đi
qua dung dịch phân tích và một chùm khác đi qua dung dịch so sánh. Trong một
25