Nghiên cứu phương pháp xác định các nguyên tố đất hiếm trong quặng bằng quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP OES)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VŨ ĐÌNH LY

NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ
ĐẤT HIẾM TRONG QUẶNG BẰNG QUANG PHỔ PHÁT XẠ
PLASMA CẢM ỨNG (ICP-OES)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2016


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

VŨ ĐÌNH LY
NGHIÊN CỨU PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC NGUYÊN TỐ
ĐẤT HIẾM TRONG QUẶNG BẰNG QUANG PHỔ PHÁT XẠ
PLASMA CẢM ỨNG (ICP-OES)

Chuyên ngành: Hóa Phân tích
Mã số: 60 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyêñ Xuân Chiến

Hà Nội - Năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Xuân Chiến đã
giao đề tài, tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận
văn.Tôi xin chân thành cảm PGS.TS Nguyễn Văn Ri đã giúp đỡ tôi trong thời gian tôi
làm luận văn.
Tôi trân trongg̣ gƣƣ̉i lời cảm ơn tới toàn thể lãnh đạo và các đồng nghiệp tại Viện
Kỹ thuật Hóa học, Sinh học và Tài liệu nghiệp vụđã tạo điều kiện, quan tâm, động
viên để tôi hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, nhƣƣ̃ng ngƣời đã giúp đỡ tôi rất
nhiều trong suốt quá trình làm luận văn này.
Hà Nội, ngàythángnăm 2016
Học viên

Vũ Đình Ly

i


DANH MỤC VIẾT TẮT
Ký hiệu
viết tắt
AOAC
BHTTH
ICP-AES

ICP-MS

ICP-OES
HF

LOD
LOQ
MHz
NTĐH

ii


MỤC LỤC

̀

MỞ ĐÂU..................................................................................................................... 1

ƣ̉

CHƢƠNG 1. TÔNG QUAN.......................................................................................2
1.1. Đaịcƣơng vềcác nguyên tốđất hiếm.................................................................2
1.1.1. Giới thiêụ chung vềnguyên tốđất hiếm..............................................................2
1.1.2. Sƣ g̣tồn taịvàđăcg̣ điểm điạ hóa của các nguyên tố đất hiếm trong tƣ g̣nhiên.........3
1.1.3. Đặc điểm quặng đất hiếm Yên Phú....................................................................4
1.2. Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng các nguyên tố đất hiếm........................6
1.2.1. Phƣơng pháp khối lƣơngg̣..................................................................................6
1.2.2. Phƣơng pháp chuẩn đô .g̣ ....................................................................................6
1.2.3. Phƣơng pháp phổhấp thu g̣phân tƣƣ̉ UV-VIS.......................................................6
1.2.4. Phƣơng pháp phổhấp thu g̣nguyên tƣƣ̉ ASS.........................................................7
1.2.5. Phƣơng pháp sắc ký..........................................................................................7
1.2.6. Phƣơng pháp phổhuỳnh quang tia X (XRF)........................................................9
1.2.7. Phƣơng pháp quang phổphát xa P
g̣ lasma cảm ƣƣ́ng ICP -OES............................10

1.2.8. Phƣơng pháp khối phổICP-MS......................................................................... 19
1.2.9. Phƣơng pháp phân tichƣ́ kichƣ́ hoaṭNơtron........................................................... 20
CHƢƠNG 2. THIẾT BỊ DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT, ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CƢƣ́U................................................................... 22
2.1. Thiết bị và hóa chất............................................................................................ 22
2.1.1.Thiết bị, dụng cụ................................................................................................. 22
2.1.2. Hóa chất............................................................................................................. 22
2.2. Đối tƣợng.......................................................................................................... 22
2.3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cƣƣ́u.............................................................. 23
2.3.1.Nghiên cứu lựa chọn vạch phổ............................................................................ 23
2.3.2. Nghiên cứu ảnh hƣởng và tối ƣu hóa các thông số và điều kiện phân tích các
nguyên tố đất hiếm bằng ICP-OES................................................................... 24
2.3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các axít HCl, HNO3............................................... 24
2.3.4. Nghiên cứu ảnh hƣởng của các nguyên tố Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ti, Si,
3-

PO4 đến phép xác định các nguyên tố đất hiếm.............................................. 25
iii
2.3.5. Xây dƣngg̣ đƣờng chuẩn cua các nguyên tố đất hiếm ..........................................
ƣ̉


2.3.6. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lƣợng LOQ ..........................................
2.3.7. Đánh giá phƣơng pháp ........................................................................................

2.3.8. Phân tích mẫu thực va phân tich đối chƣng ........................................................
̀
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................
3.1.

Nghiên cứu lựa chọn vạch phổ ............................................................................

3.2.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của công suất plasma .........................

3.3.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của tốc độ bơm .................................

3.4.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ axit HCl, HNO

3.5.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của các nguyên tố khác trong nền mẫ

3.5.1. Khảo sát ảnh hƣởng của Al ................................................................................
3.5.2. Khảo sát ảnh hƣởng của Mg ................................................................................
3.5.3. Khảo sát ảnh hƣởng của Ca ................................................................................
3.5.4. Khảo sát ảnh hƣởng của Fe ................................................................................
3.5.5. Khảo sát ảnh hƣởng của Mn ...............................................................................
3.5.6. Khảo sát ảnh hƣởng của Na ................................................................................
3.5.7. Khảo sát ảnh hƣởng của K ..................................................................................
3.5.8. Khảo sát ảnh hƣởng của Ti .................................................................................
3.5.9. Khảo sát ảnh hƣởng của Si .................................................................................

3.5.10. Khảo sát ảnh hƣởng của anion PO4
3.6.

Đƣờng chuẩn xác định các nguyên tố đất hiếm, độ tuyến tính
3.7.

Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lƣợng LOQ ...............

3.8.

Đánh giá sai số tƣơng đối và đô lg̣ êcḥ chuẩn tƣơng đối của ph

3.9.

Đánh giá hiệu suất thu hồi ...................................................................................

3.10. Phân tích mẫu thực va phân tich mâũ đối chƣng ................................................
̀
KẾT LUẬN ...................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................
PHỤ LỤC ......................................................................................................................

iv
Bảng 1.1: Danh sách các nguyên tố đất hiếm trong bảng hệ thống tuần hoàn ................


Bảng 1.2: Các phân nhóm nguyên tố đất hiếm ................................................................
Bảng 1.3: Hàm lƣợng trung bình (%) của các NTĐH trong các loại đá .........................
Bảng 1.4: Thống kê hàm lƣợng các nguyên tố đất hiếm .................................................
Bảng 2.1: Khảo sát ảnh hƣởng cua nồng độ các nguyên tố trong nền mâũ ..................
Bảng 3.1: Các vacḥ phổđƣợc lựa chọn trên phần mềm Master ....................................
Bảng 3.2: Thƣ tƣ g̣ƣu tiên vacḥ phổcua cac NTĐH .......................................................
ƣ́

Bảng 3.3: Hê g̣sốảnh hƣởng của các NTĐH lẫn nhau trên thực tế . ...............................
Bảng 3.4: Vạch phổ tối ƣu phân tích các NTĐH trong quặng Yên Phú .......................
Bảng 3.5: Hê g̣sốanh hƣởng của Al lên các NTĐH ở nồng độ khác nhau .....................
ƣ̉
Bảng 3.6: Hê g̣sốanh hƣởng của Mg lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau .............
ƣ̉
Bảng 3.7: Hê g̣sốanh hƣởng của Ca lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau ..............
ƣ̉
Bảng 3.8: Hê g̣sốanh hƣởng của Fe lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau ..............
ƣ̉
Bảng 3.9: Hê g̣sốanh hƣởng của Mn lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau .............
ƣ̉

Bảng 3.10: Hê g̣sốanh hƣởng của Na lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau ............
ƣ̉
Bảng 3.11: Hê g̣sốanh hƣởng của K lên các NTĐH ở các nồng độ kh ác nhau..............
ƣ̉
Bảng 3.12: Hê g̣sốanh hƣởng của Ti lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau .............
ƣ̉
Bảng 3.13: Hê g̣sốanh hƣởng của Si lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau .............
ƣ̉

Bảng 3.14: Hê g̣sốanh hƣởng củanion PO 3- lên các NTĐH ở các nồng độ khác nhau ..........
ƣ̉

Bảng 3.15 : Nồng đô g̣cac nguyên tốNTĐH xây dƣngg̣ đƣơng chuẩn..............................
ƣ́
Bảng 3.16: Độ tuyến tính của các NTĐH
Bảng 3.17: Giới hạn phát hiện và giới hạn định lƣợng của các NTĐH

Yên Phú .........................................................................................................................

Bảng 3.18: thành phần các nguyên tố trong mẫu giả ....................................................
Bảng 3.19: Kết qua phân tich đanh gia đô g̣chuṃ va sai sốtƣơng đối ...........................
ƣ̉
Bảng 3.20: Kết quảđộ thu hồi khi phân tích các NTĐH ..............................................
Bảng 3.21: Kết quả phân tích 03 mẫu quặng Yên Phú ..................................................
Bảng 4.1: Danh sách các vạch phổ phát xạ khi phân tích các NTĐH trong quặng Yên
Phú bằng ICP-OES ........................................................................................................ 57

v


DANH MUCC̣ HÌNH
Hình 1.1: Các quá trình xảy ra trong ICP-OES............................................................ 11
Hình 1.2: Sơ đồ khối các bộ phận trong hệ ICP-OES.................................................. 12
Hình 1.3: Đèn nguyên tử hóa mẫu trong hệ thống ICP-OES....................................... 13
Hình 3.1: Hình ảnh phổ của Ce trong phần mềm Master và ghi đo thực tế.................30
Hình 3.2: Ảnh hƣởng của công suất plasma lên cƣờng độ vạch phổ các NTĐH........36
Hình 3. 3: Ảnh hƣởng của tốc độ bơm lên cƣờng độ vạch phổ các NTĐH................37
Hình 3.4: Ảnh hƣởng của nồng độ axitƣ́ HCl lên cƣờng độ vạch phổ các NTĐH........38
Hình 3.5: Ảnh hƣởng của nồng độ axitƣ́ HNO3 lên cƣờng độ vạch phổ các NTĐH....38
Hình 3.6: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổ phát xa cg̣ ủa các NTĐH vào nồng độ Al..........40
Hình 3.7: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Mg.........41
Hình 3.8: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Ca...........42
Hình 3.9: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Fe...........43
Hình 3.10: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Mn.......44
Hình 3.11: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Na........45
Hình 3.12: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ K..........46
Hình 3.13: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Ti..........47

Hình 3.14: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào nồng độ Si..........48
Hình 3.15: Sự phụ thuộc cƣờng độ phổphát xạ của các NTĐH vào ngồ độ anion PO43- .. 49

Hình 3.16: Đƣờng chuẩn của các nguyên tố Ce.......................................................... 51
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn hàm lƣợng các NTĐH trong quặng yên Phú.....................58

vi


̀

MỞĐÂU
Trong những năm gần đây, với sự phát triển khoa học và công nghệ, các
nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành
khoa học kỹ thuật khác nhau nhƣ : Công nghiêpg̣ luyêṇ kim đểchếtaọ các loaịgang ,
thép đặc biệt; công nghiêpg̣ hàng không vũtru vg̣ àquốc phòng đểchếtaọ các con tầu
vũ trụ , máy bay , tên lƣƣ̉a , vũ khí đạn dƣợc ; công nghê hg̣ óa hocg̣ đểchế

tạo các

loạithuốc nhuộm hoặc làm chất xúc tác cho nhiều quá trình tổng hợp ; công nghê g̣
gốm - sƣƣ́ đểchết ạo các sản phẩm tiêu dùng và các sản phẩm kỹ thuật cao ; công
nghê g̣ quang điêṇ tƣƣ̉ đểchếtaọ các loaịvâṭliêụ q uang hocg̣ cótinh ƣ́ chất đăcg̣ biêṭ, các
loại vật liệu từ, vâṭliêụ siêu dâñ, vâṭliêụ nano…
Trên thếgiới, quăngg̣ đất hiếm vàcác sản phẩm tinh chếtƣ̀ quăngg̣ đất hiếm trở
thành hàng hóa có giá trị chiến lƣợc đối với nhiề u quốc gia, vì thế nhu cầu đất
hiếm ngày càng tăng cao.
Nƣớc ta là một trong số các nƣớc có nguồn tài nguyên khoáng sản đất hiếm
phong phú với trữ lƣợng khoảng trên 10 triệu tấn oxit tập trung chủ yếu ở vùng Tây
Bắc nhƣ Đông Pao, Nậm Xe, Mƣờng Hum… (chủ yếu đất hiếm nhóm nhẹ), Yên

Phú (chủ yếu đất hiếm nhóm nặng) và các vùng sa khoáng ven biển miền trung
(chủ yếu là monazit). Các mỏ đất hiếm ở Việt Nam có quy mô từ trung bình đến
lớn, chủ yếu là đất hiếm nhóm nhẹ và tập trung ở vùng Tây Bắc Bộ . Viêcg̣ tim ̀ kiếm,
thăm dòvàkhai thác đểđƣa ra sƣƣ̉ dungg̣ các khoáng sản đất hiếm tƣ̀ nhiều năm nay
đa đƣ̃ ƣơcg̣ Nhànƣớc vàNgành Điạ chất hết sƣƣ́c quan tâm .
Phân tichƣ́ vàđánh giáhàm lƣơngg̣ các NTĐH trong các mâũ quăngg̣ làhết sƣƣ́c
cần thiết đối với nƣớc ta hiêṇ nay . Vì vậy yêu cầu đăṭra đối với các nhàphân tich ƣ́
phải xây dựng phƣơng pháp xác định các NTĐH trong quặng chính xác và tin cậy ,
tiết kiêṃ chi phivƣ́ àthời gian.
Phƣơng pháp ICP-OES làphƣơng pháp phân tích có độ tin cậy, chính xác cao,
giới haṇ phát hiêṇ các nguyên tốởmƣƣ́c ppb vàcóthểxác đinḥ đƣơcg̣ nhiều nguyên tố
trong thời gian ngắn. Phƣơng pháp này cóthểáp dungg̣ taịnhiều phòng thinƣ́ ghiêṃ taị
ViêṭNam. Do đó, tôi lƣạ choṇ và tiến hành nghiên cƣƣ́u phƣơng pháp xác đinḥ các
NTĐH trong quăngg̣ bằng quang phổphát xa P
g̣ lasma cảm ƣƣ́ng(ICP-OES).

1


̉
CHƢƠNG 1.TÔNG QUAN
1.1. Đaịcƣơng vềcác nguyên tốđất hiếm
1.1.1. Giới thiêụ chung vềnguyên tốđất hiếm
Các NTĐH còn gọi là các Lantanoit hay họ lantan gồm

15 nguyên tốgiống

nhau vềmăṭhóa hocg̣. Tƣ̀ nguyên tốLa cósốthƣƣ́ tƣ ng̣ guyên tố 57 đến nguyên tố Lu có
số thứ tự nguyên tố 71 thuôcg̣ nhóm III trong Bảng h ệ thống tuần hoàn đƣợc xếp
vào cùng một ô với nguyên tố La (57). Trong tƣ ng̣ hiên ,nguyên tốY cósốthƣƣ́ tƣ 3g̣ 9

thƣờng đi chung với các NTĐH nên nóđƣơcg̣ xếp chung vào nhóm các NTĐH và
đƣơcg̣ goịchung lànhóm nguyên tốho đg̣ ất hiếm(bảng 1.1).
Bảng 1.1: Danh sách các nguyên tố đất hiếm trong bảng hệ thống tuần hoàn
Tên
nguyên tố
Ytri
Lantan
Xeri
Prazeodim
Neodim
Prometi
Samari
Europi
2-14

2

6

0-1

2

Cấu hinh̀ electron chung của các lantanoit là 4f 5s 5p 5d 6s . Lớp 4f cósƣ g̣
bổsung điêṇ tƣƣ̉ theo thƣƣ́ tƣ g̣tăng bắt đầu tƣ̀ nguyên tốCe đƣơcg̣ lấp đầy1 (môṭ) điêṇ tƣƣ̉
vào mức 4f cho đến 14 (mƣời bốn) điêṇ tƣƣ̉ ởnguyên tốLu. Trong khi các mƣƣ́c năng
lƣơngg̣ ngoài cùng vâñ đƣơcg̣ giƣƣ̃nguyên và không bi ạƣ̉nh hƣởng bởi lƣcg̣ hút của haṭ

nhân do cósƣ cg̣ he chắn của lớp 4f thìmƣƣ́c năng lƣơngg̣ 5d gần mƣƣ́c năng lƣơngg̣ 4f bi g̣
ảnh hƣởng rất nhiều nên ở một vài nguyên tố có thế ion hóa thấp , điêṇ tƣƣ̉ dê ƣ̃dàng

chuyển tƣ mƣc năng lƣơngg̣ 4f lên mƣc 5d. Điều nay giai thich taịsao mƣc oxy hoa phổ
̀
biến cua cac NTĐH la
ƣ̉
ƣ́
nguyên tốCe, Pr, Tb va mƣc oxy hoa +2 ở các nguyên tố Sm, Eu va Yb [11].
Trong lĩnh vực hóa học , các NTĐH thƣờng đƣợc

ƣ́


trong Bảng 1.2:

2


Bảng 1.2: Các phân nhóm nguyên tố đất hiếm [11]
57

58

La
1
4f

Ce

Pr

2

4f
NTĐH nhẹ (phân nhóm Ce)

1.1.2.Sƣ tC̣ ồn taịva đăcC̣ điểm điạ hoa cua cac nguyên
nhiên

Các NTĐH (trƣ̀ prometri ) khá phổ biến trong tƣ ng̣ hiê
điêṇ tƣ va tinh đồng hinh cu

cấu hinh
̀

ƣ̉

trong cac hơpg̣ chất tƣ ng̣ hiên.
ƣ́

Hàm lƣợng trung bình của tổng số NTĐH trong vỏ trái đất là
lƣơngg̣ của tƣ̀ng nguyên tốđất hiếm riêng biêṭkhông đồng nhất , các nguyên tố có số
thƣƣ́ tƣ cg̣ hẵn trong Bảng hệ thống tuần hoàn chiếm ƣu thế .Phổbiến hơn cảlànguyên
tốXeri, Neodim va Ytri. Trong tƣ ng̣ hiên co rất nhiều khoáng vật (trên 200) chƣa đất
hiếm, trong đo co khoang
ƣ́

đƣơcg̣ găpg̣ trong thểgranit hoăcg̣ pecmatit , trong cac sienit , ijiolit,
cát có nguồn gốc từ các
đổi trong cac loaịđa khac nhau đƣơcg̣ tham chiếu taịBảng 1.3 [15].
ƣ́

Bảng 1.3: Hàm lượng trung bình (%) của các NTĐH t

TT

Nguyên tố

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Y
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd

Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu


3


Môṭsốkhoáng vâṭriêng của đất hiếm vàkhoáng vâṭchƣƣ́a đất hiếm
* Các khoáng Photphat đất hiếm

1.Monaxít- CePO4, trong đóCe+La chiếm 50-68%, Y2O3 5%, Th 5-10%;

2.Xenotim - YPO4 Trong đóY2O3 chiếm 63,1% và chứa Er, Ce;
3. Apatit -Ca5[PO4]3(OH,F), trong đó có chứa các nguyên tố đ

ất hiếm với

lƣơngg̣ khálớn, đôi khi tới 1%.
* Các khoáng cacbonat đất hiếm

1.Batnezit CeCO3.F, trong đócóCe, La, Pr vàđôi khi cảY, Er tới 65-77%;
2.Parizit Ce2(CaCO3).F2, trong đóCe + La chiếm 41-61%.
* Các khoáng Silicat chứa đất hiếm

1.Gadolinit (Y,Ce)FeBe2(Si2O10);

2.Octit (Ce,Y,Ca)(Mg,Al)2.[(Si2O7)(SiO4)(O,OH)];
3.Ytroalit (Y,Th)2(Si2O7);
4.Eudiolit (Ce, Y,Ca)4FeZr(Si6O18)(Cl,OH).
* Các khoáng Florua đất hiếm

1.Ytrofluorit (Ca,Y)F2
* Các khoáng Oxit đất hiếm

Có khá nhiều khoáng vật trong đó các nguyên tố đất hiếm ởdạng oxit nhƣ:
1.Conorit (Ca,Ce)(Ti,Fe)O3;
2.Loparit (Na2,Ce,Ca,…)(Nb,Ti)O3;
3.Piroclo (Na, Ca, Ce…)2(Nb,Ti,…)2O6(F,OH)7;
4.Fecguxonit (Y,Er, Ce…)(Nb,Ta,Ti)O4;
5.Xamakit (Y,Er, Ce)4(Nb,Ta)6O21;
6.Euxenit (Y,Ce,Ca…)(Nb,Ta,Ti)2O6;
7.Priorit (Y, Er,Ca,Th)(Ti,Nb)2O6;
8.Branerit (U,Ca,Fe,Y,Th)3Ti5O6;
1.1.3.Đặc điểm quặng đất hiếm Yên Phú
Mỏ đất hiếm Yên Phú thuộc địa phận xã Yên Phú , huyện Văn Yên , tỉnh Yên
Bái đƣợc Đoàn Địa chất 35 phát hiện năm 1961. Mỏ đất hiếm Yên Phú là mỏ duy
nhất của Việt Nam có nhóm nặng chiếm 30 - 40% tổng đất hiếm, trong khi các mỏ
khác chỉ có nhóm nhẹ và trung.

4


Kết quả thăm dò đã khoanh định đƣợc 2 thân quặng đất hiếm. Hầu hết khối
lƣợng của các thân quặng đất hiếm là đá thạch anh - magnetit chứa đất hiếm, một khối
lƣợng nhỏ là đá phiến thạch anh - sericit - carbonat, đá phiến sét - sericit của hệ tầng
Sông Mua nằm xen kẹp hoặc tiếp xúc với khối thạch anh - magnetit chứa đất hiếm.

Thành phần khoáng vật: Thành phần khoáng vật chủ yếu ở mỏ Yên Phú gồm:
* Khoáng vật quặng:
- Các khoáng vật đất hiếm: chiếm 3,96%, bao gồm các khoáng vật: samarskit,

cheralit và xenotim, ferguxonit, monazit; octit.
- Các khoáng vật quặng sắt: magnetit chiếm 14,21%, gơtit chiếm 13,37% và

hematit chiếm 4,48%.
- Các khoáng vật khác có hàm lƣợng rất ít gồm: psilomelan, apatit, ilmenit,

rutil, pyrit.
* Khoáng vật phi quặng:
Khoáng vật phi quặng chủ yếu là nhóm khoáng vật silicat chiếm 45,63%, sét
chiếm 12,41% và felspat chiếm 2,41%. Ngoài ra còn có còn có một số khoáng vật
khác với hàm lƣợng nhỏ nhƣ amphybol; kaolinit; illit; chlorit và calcit [4].
Bảng 1.4: Thống kê hàm lượng các nguyên tố đất hiếm
Nguyên

TT

tố
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16

Sc
Y
La
Ce
Pr
Nd
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu

5


1.2.Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng các nguyên tố đất hiếm

1.2.1. Phƣơng pháp khối lƣơngC̣
Phân tichƣ́ khối lƣơngg̣ làmôṭphƣơng pháp phân tichƣ́ lƣơngg̣ hóa hocg̣ , trong đó
ngƣơi ta dƣạ vao viêcg̣ xac đinḥ chinh xac khối lƣơngg̣ cua chất phân tich hoăcg̣ cac
̀

hơpg̣ chất cua no đƣơcg̣ tach ra khoi mâũ phân tich dƣơi dangg̣ tinh kh
ƣ̉
dạng một hợp chất có thành phần đã biết .
Phƣơng phap xac đinḥ ham lƣơngg̣ tổng đất hiếm oxit , uran oxit va thori oxit
đa đƣơcg̣ quy chuẩn hoa thanh tiêu chuẩn
ƣ̃
Mẫu sau khi phân hủy thành dung dịch đƣợc dội qua cột sắc ký chiết có tẩm
tri-n-butyl photphat để tách urani, thori và Zirconi (nếu có) khỏi tổng đất hiếm và
những nguyên tố khác; tổng đất hiếm oxit đƣợc xác định bằng phƣơng pháp khối
lƣợng trên cơ sở kết tủa bằng axitƣ́ oxalic

. Urani và thôri đƣợc xác định bằng

phƣơng pháp đo màu với asenazo III , sau khi đã tách riêng từng nguyên tố bằng
phƣơng pháp sắc ký trao đổi ion trên nhựa anionit . Phƣơng pháp phân tích chỉáp
dụng đối với mẫu quặng có hàm lƣợng tổng đất hiếm oxit lớn hơn 0,5%, Urani oxit
lớn hơn 0,005% và thori oxit lớn hơn 0,005% [16].

1.2.2. Phƣơng phap chuẩn đô C̣
Khi xac đinḥ tổng cac NTĐH, ngƣơi ta thƣơng sƣ dungg̣ phƣơng phap thểtich.
ƣ́

Phƣơng phap không cho phep xac đinḥ riêng tƣng
ƣ́
các nguyên tố đất hiếm.

Phƣơng pháp chuẩn độ taọ phƣc bằng EDTA hoăcg̣ DTPA vơi chi thi g̣Asenazo
III sau khi tach cac nguyên tốđất hiếm bằng phƣơng phap thich hơpg̣ nhƣ kết tua
ƣ́
côngg̣ kết , trao đổi ion hoăcg̣ sắc kýgiấy…Phƣơng pháp này chỉ đƣợc áp dụng cho
các quặng giàu đất hiếm vàcòn khánhiều haṇ chế, nhất làvềđô ng̣ haỵ [1].

1.2.3. Phƣơng pháp phổhấp thu C̣phân tƣ̉ UV-VIS
Phổ hấp thụ phân tử là phổ do tƣơng tác của các điện tử hóa trị ở trong phân
tử hay nhóm phân tử với chùm sáng kích thích (chùm tia bức xạ trong vùng UVVIS) tạo ra. Các ion kim loại đất hiếm cókhả năng tạo phức tốt đối với các thuốc
thử hữu cơ tạo ra phức bền có khả năng hấp thụ tốt tia bức xạ và cho phổ UV-VIS
nhạy. Các thuốc thử hữu cơ phổ biến là arsenazo III, PAR,alirazin S, Dithyzone,

6


Diphenyicacbazit…Phức của các nguyên tố đất hiếm với các thuốc thử này có hệ số
hấp thụ phân tử ( ε ) rất cao. Ví dụ phức của đất hiếm vơi arsenazo III ở λ = 650670 nm có ε = 78000. Độ nhạy của phƣơng pháp đối với phép đo này khoảng 0,020,06 µ g/ml.
Phƣơng pháp này có ƣu điểm là phân tích nhanh dễ thực hiện nhƣng có
nhƣợc điểm là phổ có ít cực đại hấp thụ nên phép định tính bị hạn chế, mặt khác
phổ hấp thụ của nhiều chất xen phủ nhau thì việc đánh giá định tính bị sai lệch, do
đó trong phép định lƣợng nếu phổ bị xen phủ thì phải phân tích trƣớc rồi mới định
lƣợng [2].

1.2.4. Phƣơng pháp phổhấp thu C̣nguyên tƣ̉ ASS
Phƣơng pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một
nguyên tố đƣợc gọi là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (phép đo AAS). Cơ sở lí
thuyết của phép đo này là sự hấp thụ năng lƣợng (bức xạ đơn sắc) của nguyên tử tự
do ở trạng thái hơi khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi của nguyên tố ấy trong
môi trƣờng hấp thụ.
Ooghe vàVerbeek đa ƣ̃xác đinḥ đƣơcg̣ tất cảcác lantanit trƣ̀ Ce vàPm bằng

phổhấp thu ng̣ guyên tƣƣ̉ với đô g̣nhaỵ khátốt

(10ppm) khi sƣƣ̉ dungg̣ các dung dicḥ

trong methanol 80% có thêm natri hoặc kaliclorua để ức chế sự ion hóa

. Phƣơng

pháp đã đƣợc sƣƣ̉ dungg̣ để phân tích Basnezit , monazite vàgadolinite. Tuy vâỵ, nhìn
chung thìphƣơng pháp AAS có đô g̣nhaỵ phân tich ƣ́ các NTĐH kém hơn so với đa số
các kim loại khác và ảnh hƣởng của nền khá lớn [34].

1.2.5. Phƣơng pháp sắc ký
Sắc ký là một phƣơng pháp phân tách lý-hóa, trong đó các chất đƣợc tách ra
khỏi hỗn hợp dựa trên sự "phân bố" liên tục của chúng giữa 2 pha, một pha không
chuyển động (pha tĩnh) và một pha chuyển động (pha động) dịch chuyển qua pha
tĩnh theo một phƣơng nhất định.
1.2.5.1. Phương pháp sắc kýtrao đổi ion
Phƣơng pháp sắc ký cổ điển đƣợc áp dụng thông dụng để xác định các
NTĐH là sắc ký trao đổi ion.Chất phân tích trao đổi ion với nhựa của cột sau đó
nhựa đƣợc rửa giải bằng chất có thành phần thích hợp.
7


Nuryono và cộng sự đã sử dụng sắc khí trao đổi ion, cột kích thƣớc 150 x
4,6mm đƣợc nhồi bằng các hạt silica liên kết với axít sulfonic có kích thƣớc hạt 5µm, đƣợc tách bằng chế độ gradient hỗn hợp axít Oxalic nồng độ 0,6-9mM và axít
α-hydroxyisobutyric nồng độ 19-5mM, sử dụng với Arsenazo I tạo phức với các
NTĐH sau cột, sử dụng detector UV để định lƣợng các NTĐH trong quặng
Monazite và Xenotime; giới hạn phát hiện của các nguyên tố nằm trong khoảng từ
2ng đến 4 ng [32].

Măcg̣ dùkỹthuâṭcôṭsắc kýtrao đổi ion đóng góp rất quan trongg̣ trong hóa
học phân tích nói chung và trong việc tách và làm giàu các NTĐH nói riêng nhƣng
nó vẫn có nhiều nhƣợc điểm nhƣ là thời gian phân tích dài , đô lg̣ ăpg̣ laịkhông cao ,
hiêụ quảtách chƣa đáp ƣƣ́ng đƣơcg̣ yêu cầu phân tichƣ́ trong thƣcg̣ tế.
1.2.5.2.Phương pháp điêṇ di mao quản
Đa cƣ̃ ónhiều cô ng trinh̀ nghiên cƣƣ́u tách và xác định các NTĐH bằng phƣơng
pháp sắc ký điện di mao quản.Với kỹ thuật tách và phân tích đồng thời các chất
trong hỗn hợp dựa trên nguyên tắc điện di của dung dịch chất phân tích trong mao
quản hẹp có chứa dung dịch đệm và điều khiển bằng lực điện trƣờng ở hai đầu mao
quản.Kỹ thuật này đã đƣợc phát triển và ứng dụng có hiệu quả trong việc tách và
phân tích định tính, định lƣợng nhiều loại chất khác nhau.
Surendra p. Verma và cộng sự đã nghiên cứu cải tiến phƣơng pháp điện di
xác định các nguyên tố đất hiếm trong mẫu địa chất tổng hợp; nhóm tác giả tập
trung vào tối ƣu hóa điều kiện tách Eu và Gd bởi vì hai nguyên tố này thƣờng hay
bị chèn lấn phổ, thời gian tách các NTĐH nhanh (có thể tách các NTĐH trong vòng
2 phút mà píc của các nguyên tố Eu và Gd không bị chồng lấn), giới hạn phát hiện
<0.1ng, sai số tƣơng đối nhỏ hơn 5% [41].
Phƣơng pháp này có ƣu điểm là thời gian phân tichƣ́ nhanh, thao tác đơn giản,
sƣƣ̉dungg̣ môi trƣờng đêṃ tách làdung dicḥ rẻtiền , lƣơngg̣ mâũ nhỏ, rất kinh tế. Tuy
nhiên phƣơng pháp , đô ổg̣ n đinḥ kém , phụ thuộc nhiều vào yếu tố môi trƣờng bên
ngoài.
1.2.5.3.Phương pháp sắc kýlỏng hiêụ năng cao HPLC

8


Kỹ thuật sắ c ky hiêụ năng cao HPLC ra đơi khắc phucg̣ hầu hết cac nhƣơcg̣
điểm cua cac phƣơng phap sắc ky côṭlong cổđiển
ƣ̉
rất rôngg̣ rai tƣ cac hỗn hơpg̣ cac ion vô cơ đơn gian

ƣ̃
phức tạp có tính chất hóa học giống nhau đến các các hỗn hợp chất hữu cơ
trong các đối tƣơngg̣ phƣƣ́c tapg̣ nhƣ môi trƣờng vàmâũ sinh hocg̣.
Kazuo Yoshida vàHiroki haraguchi đa sƣ̃ ƣƣ̉ dungg̣ sắc kýhiêụ năng cao (HPLC)
kết hơpg̣ với quang phổphát xa g̣plasma cảm ƣƣ́ng (ICP-AES) để xác định 14 nguyên
tốđất hiếm . Giới haṇ phát hiêṇ của phƣơng pháp

nằm trong khoảng 0,001-0,3

(mg/l). Phƣơng pháp này đa pƣ̃ hân tichƣ́ thành công các nguyên tốđất hiếm trong các
mâũ đách uẩn USGS , mâũ quăngg̣ đất hiếm , mâũ lantan tinh khiết (> 99,9%) mà
không có sƣ g̣nhiêũ phổ, lấn phổ[27].
Cassidy R.M đa xƣ̃ ây dƣngg̣ phƣơng pháp xác đinḥ các nguyên tốđất hiếm trong

mâũ đa bằng sắc ky long hiêụ năng cao- Detector UV (HPLC - UV), sử dụng cột trao
ƣ́
đổi ion va dung dicḥ tac h axít oxalic và axít HNO
̀
khỏi nền mẫu ; sau đo dung dicḥ tach đƣơcg̣ bơm vao HPLC
NTĐH đƣơcg̣ tách ra ởcuối côṭphản ứng với Arsenazo III và đƣợc đo ở bƣớc sóng
658nm. Giới haṇ phát hiêṇ của phƣơng pháp tƣ̀0,1-0,5 (ng), RSDtƣ̀0,5-2% [19].
Dƣơng Đƣƣ́c Hào đa ƣ̃xây dƣngg̣ phƣơng pháp tách và xác định các nguyên tố
đất hiếm trong lớp phủ bằng phƣơng pháp sắc ký điện di mao quản (CEC). Phƣơng
pháp có v ùng tuyến tính: khoảng tuyến tính của các nguyên tố đất hiếm nằm trong
khoảng từ 1ppm đến 50ppm. Giới hạn phát hiện 0,5 ppm, giới hạn định lƣơngg̣ của
phƣơng pháp1,6 ppm, RSD% trong khoảng 0,51% - 1,69% với Ce. Độ thu hồi dao
động từ: 85,64% -106,18% với La, R% và từ 85,21% - 111,25% với Ce [3].

1.2.6. Phƣơng pháp phổhuỳnh quang tia X (XRF)
Phƣơng pháp XRF rất hữu ích khi xác định hàm lƣợng các NTĐH ở mức nồng

độ lớn hơn 1mg/g với nhiều ƣu điểm nổi bật hơn so với các kỹ thuật khác nhƣ xác
định đƣợc riêng rẽ từng nguyên tố mà không cần quá trình tách, ảnh hƣởng của nền có
thể đƣợc loại trừ bằng kỹ thuật thêm chuẩn vào đƣờng chuẩn của mỗi

9

ƣ́
̀ ƣ́


nguyên tố. Kỹ thuật phát xạ tia X cảm ứng hạt có thể xác định đƣợc hàm lƣợng
các NTĐH cỡ nhở hơn 10 ng/ml [42].
Kotayba T.Youzbakey và Salim M. Al-Dabbagh đã xác định hàm lƣợng các
NTĐH trong đá Phosphat; các NTĐH có hàm lƣợng lớn trong đá Phosphat chỉ có các
nguyên tố La, Ce, Nd có thể phân tích trực tiếp nhờ XRF,các nguyên tố còn lại cần xử
lý bằng cách thêm chuẩn để đảm bảo loại trừ ảnh hƣởng của nền mẫu. Mẫu cũng cần
đƣợc làm giàu trƣớc khi phân tích, quá trình xử lý theo ba giai đoạn; giai đoạn đầu
tiên, mẫu đƣợc phân hủy nhờ hỗn hợp axit HNO3, HCl, HF, HClO4, Tiếp theo là giai
đoạn kết tủa oxalate, kết tủa đƣợc lọc và hòa tan nhờ axit HNO 3, giai đoạn cuối là kết
tủa các NTĐH ở dạng hidroxit lên chất mang là nhôm hidroxit, sau đó đƣợc xác định
bằng XRF.Phƣơng pháp cho độ đúng <10%, độ chụm tốt < 3% [44].

1.2.7. Phƣơng pháp quang phổphát xa C̣Plasma cảm ƣƣ́ng ICP-OES
1.2.7.1. Tổng quan về phương phap quang phổphat xa ̣nguyên tư plasma
cảm ứng (ICP-OES)
Phƣơng phap quang phổphat xa ng̣ guyên tƣ plasma cam ƣng
ƣ́

phép phân tích những nồng độ từ ppb tới
thay đổi các điều kiêṇ phân tichƣ́ . Do đó, vùng động học tuyến tính rộng chính là

môṭđăcg̣ trƣng quan trongg̣ của phƣơng pháp này.
ICP-OES làmôṭkỹthuâṭphân tichƣ́ công cu g̣dƣạ trên phép đo phổphát xa g̣
nguyên tƣƣ̉. Bởi vâỵ, chất lƣơngg̣ các kết quảphân tichƣ́ phu g̣thuôcg̣ trƣớc hết làtinhƣ́
năng của hệ thống má y quang phổ; viêcg̣ sƣƣ̉ dungg̣ các máy quang phổcóđô g̣phân giải
cao đã cho phép phân tích đƣợc phổ phức tạp với nhiều vạch của các NTĐH .

1.2.7.2. Nguyên lýxuất hiêṇ và bản chất của phổphát xa p ̣ lasma cảm ứng
ICP-OES
Ở điều kiêṇ binh̀ thƣờng các điện tử trong các nguyên tử đƣợc sắp xế p và tồn

tại trên nhiều mức năng lƣợng khác nhau ; khi nguyên tƣƣ̉ ởtrangg̣ thái hơi vàbi kịch ƣ́
thích, các điện tử lớp ngoài cùng của nguyên tử chuyển lên mức năng

hơn va khi đo nguyên tƣ ơ trangg̣ thai kich thich

̀
ƣ́
nên điêṇ tƣ co xu hƣơng quay trơ vềmƣc năng lƣơngg̣ ban đầu , đồng thơi giai phong
ƣ̉

năng lƣơngg̣

ƣ́

đa hấp
ƣ̃
10


chùm bức xạ ánh sáng , hoăcg̣ chinhƣ́ xác hơn làmôṭchùm quang tƣƣ̉ , đóchinhƣ́ làphổ

phát xạ của nguyên tử và ion tự do ở trạng thái hơi khi bi kịchƣ́ thich.ƣ́

Hình 1.1: Các quá trình xảy ra trong ICP-OES
0

*

Quá trình kích thích: M + ΔE M
*

0

Quá trình phát xạ:M M + n(hν) (chùm tia phát xạ)

En

+ΔE

E0
Kích thích

ΔE = hν = hc/λ

Phát xạ

Trong đó: h- hằng sốPlanck;
ν - Tần số bức xạ ánh sáng (quang phổ);

C - Vận tốc ánh sáng trong chân không;
λ - Bƣớc sóng của vạch phổ.

1.2.7.3. Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống ICP-OES

11


Các bộ phận chính trong hệ thống ICP-OES bao gồm bơm nhu động, bộ
Nebulizer, buồng phun, bộ phát cao tần, Đèn nguyên tử hóa mẫu (Torch), Bộ quang
học và detector, máy tính.

Hình 1.2: Sơ đồ khối các bộ phận trong hệ ICP-OES
- Bơm nhu động (Peristaltic pump): Là thiết bị để dẫn dung dịch mẫu lỏng

vào trong nebulizer. Bơm đƣợc điều kiển bởi một phần mềm để bơm dung dịch với
tốc độ nhanh, chậm theo sự cài đặt của ngƣời sử dụng và có chế độ rửa giải thông
minh giúp cải tiến chế độ rửa giải và thời gian phân tích mẫu [26].
- Bộ phận tạo sol khí (nebulizer) đƣợc sử dụng để dẫn mẫu vào trong ICP,
mẫu ở dạng lỏng đƣợc chuyển thành aerosol và đƣợc dẫn vào trong plasma
Nebulizer có 2 kiểu: Nebulizer phun ở dạng nén tức là sử dụng dòng khí ở tốc
độ cao để tạo ra aerosol. Nebulizer phun ở dạng siêu âm tức là phá vỡ mẫu ở dạng
lỏng thành aerosol mịn nhờ sự dao động siêu âm của tinh thể áp điện. Do đó, sự tạo
thành aerosol với kỹ thuật này không phụ thuộc vào tốc độ dòng khí. Chỉ những hạt
mịn có đƣờng kính khoảng 8µm mới đƣợc đƣa vào plasma. Tuy nhiên, nebulizer
kiểu phun ở dạng nén vẫn đƣợc sử dụng phổ biến do tính tiện lợi của nó [26].
-Buồng phun (Spray chamber): trƣớc khi dẫn các hạt aerosol vào plasma,
chúng đƣợc đi qua buồng phun. Tại đây, các hạt có kích thƣớc lớn sẽ bị loại bỏ.

12


Có 2 loại buồng phun: Buồng phun Scott và li tâm (Cyclone)

Buồng phun Scott: các hạt aerosol sẽ đi theo một lối nhất định, những hạt lớn
hơn sẽ rơi xuống đáy của buồng phun khi tốc độ của chúng không đủ để thoát khỏi
buồng phun. Loại buồng phun này là thích hợp với tất cả các loại dung dịch, có thể
đƣợc sử dụng với mọi nebulizer. Tuy nhiên, nó có một số nhƣợc điểm là độ nhạy
thấp hơn so với buồng phun kiểu li tâm, mất nhiều thời gian rửa hơn.
Buồng phun li tâm (Cyclone): loại này đƣợc làm bằng thủy tinh hoặc vật liệu
trơ. Nhờ hiệu ứng cyclone các Aerosol đi vào buồng phun, chỉ những hạt mịn mới
đi đƣợc ra khỏi buồng phun.Buồng phun này độ nhạy rất tốt.Tuy nhiên, hàm lƣợng
muối của dung môi là nƣớc hay hữu cơ không đƣợc quá 40g/l [26].
- Bộ phát cao tần HF, phổ biến ở hai tần số 27,12 MHz và 450MHz, cung cấp

năng lƣợng cho cuộn cảm cao tầng tạo ra plasma nhiệt độ cao [26].
- Đèn nguyên tử hóa mẫu (Torch) đƣợc chế tạo bằng thạch anh chịu nhiệt,

gồm ba ống lồng vào nhau, gắn chắc vào nhau ở phần đáy, mỗi ống đều có đƣờng
khí dẫn vào.

Hình 1.3: Đèn nguyên tử hóa mẫu trong hệ thống ICP-OES
Trong đó, ống trong cùng là một ống mao dẫn để dẫn mẫu vào plasma nhờ khí
mang; ống thứ hai là ống để tạo ra khí plasma; ống thứ 3 là ống tạo khí làm lạnh
cho đèn nguyên tử hóa.
13


Phía ngoài ống thứ ba là cuộn cảm cao tần bằng đồng, đƣợc nối với máy phát
cao tần HF và luôn đƣợc làm lạnh bằng dòng nƣớc chảy qua khi làm việc.Công
suất làm việc của cuộn cảm sẽ quyết định nhiệt độ của plasma kích thích phổ.
Có ba kiểu đo: kiểu hƣớng tâm (radial view), kiểu hƣớng trục (axial view) và
kết hợp cả hai kiểu trên (dual view). Do đó, có ba cách bố trí đèn nguyên tử hóa
mẫu: kiểu hƣớng tâm, kiểu hƣớng trụcvà kết hợp cả 2 kiểu trên. Mỗi kiểu đều có

ƣu điểm và nhƣợc điểm riêng.
Kiểu hướng tâm: là kiểu cổ điển trong hê g̣ thống ICP-OES. Plasma đƣợc để
theo hƣớng thẳng đứng. Vùng phân tích thông thƣờng 5800K của plasma. Do đó,
hạn chế những ảnh hƣởng về phổ và ảnh hƣởng nền mâũ.
Kiểu hướng trục: plasma sẽ đƣợc quay theo vị trí nằm ngang, vùng phân tích
thông thƣờng của ICP sẽ đƣợc quan sát từ đuôi của plasma. Kiểu hƣớng trục sẽ cho
LOD thấp hơn so với kiểu hƣớng tâm.Vì vậy, độ nhạy và giới hạn phát hiện đƣợc cải
thiện hơn so với kiểu hƣớng tâm tùy thuộc vào từng nguyên tố,thích hợp nhất với các
mẫu tinh khiết (nền mẫu sạch).Tuy nhiên, kiểu này cũng có nhƣợc điểm là làm tăng
ảnh hƣởng phổ không mong muốn và những bị ảnh hƣởng của nền mẫu.

Kiểu kết hơp ̣ , với những loại nền mẫu rất phức tạp, có khoảng nồng độ rộng
thì hiện nay nhà sản xuất đã kết hợp 2 kiểu hƣớng trục và hƣớng tâm. Kiểu này
cho phép ngƣời sử dụng tối ƣu hóa hƣớng của đèn nguyên tử hóa một cách thích
hợp cho từng loại mẫu [26].
-Bô Q
g̣ uang hocg̣
Máy quang phổ là một dụng cụ dùng để thu, phân li và ghi lại phổ của một
vùngphổ quang học nhất định. Vùng phổ này là một dải phổ của vật mẫu nghiên
cứu từsóng ngắn đến sóng dài.Tùy theo bộ phận dùng để phân li ánh sáng trong
máy dựatheo hiện tƣợng vật lí nào (khúc xạ hay nhiễu xạ) mà ngƣời ta chia các
máy quang phổthành hai loại.
Máy quang phổ lăng kính: là những máy quang phổ mà hệ tán sắc của chúng
đƣợc chế tạo từ 1 hay 2 hoặc 3 lăng kính. Sự phân li ánh sáng ở đây dựa theo hiện
tƣợng khúc xạ của ánh sáng qua hai môi trƣờng có chiết suất khác nhau (không khí
và thủy tinh hay không khí và thạch anh).

14

Máy quang phổ cách tử:là những máy quang phổ mà hệ tán sắc là một cách tử
phẳng hay lõm phản xạ. Bản chất của sự tán sắc ánh sáng ở đây là sự nhiễu xạ
củatia sáng qua các khe hẹp.
Hai loại máy quang phổ khác nhau, nhƣng về nguyên tắc cấu tạo thì đều
nhƣnhau, đều gồm 3 phần chính: hệ chuẩn trực, hệ phân li và hệ hội tụ chùm sáng.
Hệ chuẩn trực và phần đầu của máy quang phổ gồm một hay một hệ thống
thấu kính ghép với nhau hay hệ gƣơng hội tụ và một khe hẹp (khe vào của chùm
sáng và có thể điều chỉnh đƣợc) đặt ở tiêu cự của hệ thấu kính này. Hệ chuẩn trực
cónhiệm vụ nhận và tạo ra chùm sáng song song hƣớng vào hệ tán sắc để phân
lithành phổ.
Hệ phân li:là một hệ thống lăng kính hay một tấm cách tử. Hệ này có nhiệm
vụ phân li (tán sắc) chùm sáng đa sắc thành các tia đơn sắc, tức là phân li mộtnguồn
sáng phức tạp nhiều bƣớc sóng khác nhau thành một dải phổ của chúng theotừng
sóng riêng biệt lệch đi những góc khác nhau. Nếu hệ tán sắc đƣợc chế tạo bằnglăng
kính thì chúng ta có máy quang phổ lăng kính. Và ngƣợc lại, nếu hệ tán sắc làcách
tử ta có máy quang phổ cách tử.
Hệ hôịtu g̣ : là một hệ thống thấu kính hay một hệ gƣơng hội tụ và một mặt
phẳng tiêu của các chùm sáng. Hệ này có nhiệm vụ hội tụ các tia sáng có cùng
bƣớc sóng sau khi đi qua hệ phân li [26].
- Detector

Ngày nay trong hệ thống ICP -OES ngƣời ta sƣƣ̉ dungg̣ môṭsốđầu dònhƣ là
Ống nhân quang điện, các detector rắn, mảng diode.
Ống nhân quang điện.
Nhân quang điện kiểu ống hay detector tubes là một loại dụng cụ quang học
đểthu nhận và phát hiện tín hiệu quang học (tức là đo cƣờng độ chùm sáng) theo
hiệuứng quang điện của nó. Với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật, ngày nay
ngƣời tađã chế tạo đƣợc nhiều loại nhân quang điện kiểu ống (photomultiplier
tubes) để thunhận tín hiệu quang học và khuếch đại lên hàng ngàn, đến hàng triệu
lần, làm cho cácmáy quang phổ có thể phân tích đƣợc nhiều nguyên tố ở nồng độ

15