Phương pháp phổ và hiển vi

PHƯƠNG PHÁP PHỔ VÀ HIỂN VI
Giảng viên: Vũ Ngọc Hùng
Học viên :

Lê Thị Lệ
Trần Đình Đức
Đỗ Duy Khánh
1


01. QUANG PHỔ UV-VIS

02. PHỔ HỒNG NGOẠI BIẾN ĐỔI (FTIR)
03. KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA
(TEM)
04. KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM)
2


QUANG PHỔ
UV-VIS


Giới thiệu về quang phổ UV-Vis

UV radiation: 170 to 380 nm
Vis radiation: 380 to 765 nm

Fig 1: quang phổ UV-VIS

 Vùng phổ UV-Vis là vùng nằm ở cận UV cho đến cận IR (cận hồng ngoại)

 Được xác định từ khoảng bước sóng từ 180-1100 nm


Giới thiệu về quang phổ UV-Vis

 Quang phổ UV-Vis là phương pháp sớm nhất sử dụng bức xạ tia
cực tím và bức xạ nhìn thấy được .
 Tiếp cận với cấu trúc phân tử và trạng thái oxy hóa. Kích
thích điện tử đến mức điện tử bị kích thích (chuyển tiếp
điện tử)
 Xác định các nhóm chức năng (- (C = C) n-, -C = O, -C = N,
v.v.)


Nguyên lý của quang phổ UV-Vis
 Các phân tử, nhóm phân tử của các chất ở điều kiện thường
tồn tại ở trạng thái cơ bản Eo. Khi bị kích thích các electron
hóa trị trong các liên kết (σ, π,..) chuyển từ các obitan liên
kết hoặc không liên kết lên các obitan có mức năng lượng cao
hơn Em. Hiệu giữa mức năng lượng cơ bản và kích thích là
năng lượng phân tử hấp thụ từ nguồn sang[1]
 Nguồn gốc của sự hấp thụ trong vùng này chủ yếu là sự
tương tác của các photon của bức xạ với các ion hay phân tử
của mẫu.

Fig 2: Electron Transition graphically represented. [1]

 Ý tưởng cơ bản đằng sau Quang phổ UV-Vis là chiếu ánh sáng có bước sóng khác nhau qua một mẫu và đo
độ hấp thụ ở mỗi bước sóng

Cấu tạo máy quang phổ UV-Vis
Máy quang phổ hấp thụ UV-Vis là bao gồm các
thành phần sau [1]:
1. Source: Nguồn sáng
2. Monochromator: Bộ đơn sắc
3. Sample cell: Tế bào mẫu
4. Detector: Máy dò
5. Readout system : Hệ thống đọc chuyển đổi

Fig 3: Quang phổ hấp thụ UV-VIS


Cấu tạo máy quang phổ UV-Vis
Nguồn sáng
 Nguồn sáng có nhiệm vụ cung cấp bức xạ tương thích với quá trình đo.
 Bức xạ được cung cấp bởi nguồn sáng thường là chùm bức xạ đa sắc, nó bao trùm một khoảng rộng của phổ.

Fig 4: A simplified schematic of the main components in a UV-Vis spectrophotometer.[2]


Cấu tạo máy quang phổ UV-Vis
Nguồn sáng

 Đèn Tungsten Halogen , là một nguồn sáng phổ biến
dùng trong máy quang phổ.
 Đèn này chứa một sợi dây mảnh tungsteng được đặt
trong thủy tinh
 Khoảng bức xạ mà đèn cung cấp là từ 330 đến 900 nm,
được dùng trong vùng visible.

 Thời gian sử dụng đèn này khoảng 1200h

Fig 5: Photo of Hydrogen / Deuterium Lamps

• Đèn Hdrogen có Khoảng bức xạ mà đèn cung cấp là từ 200 đến 450 nm
• Đèn này dùng ổn định và cho phổ liên tục
Fig 6: Photo of Tungsten Halogen lamps


Cấu tạo máy quang phổ UV-Vis
Bộ đơn sắc
Tất cả Bộ phận đơn sắc hóa đều chứa các bộ phận thành phần
sau:
 Một khe sáng vào
 Một thấu kính
 Một thiết bị phân tán (thường là lăng kính hoặc cách tử)
 Một thấu kính hội tụ
 Một khe thốt

Fig 7: Turner grating Monochromator [1]


Cấu tạo máy quang phổ UV-Vis
Buồng đo (Hộp đựng mẫu)
 Khoang hấp thu là vùng tối nằm vị trí cuối cùng của đường
truyền
 Tia bức xạ đơn sắc sau khi tách ra từ bộ phận đơn sắc hóa sẽ
đi đến đó.
 Bộ phận này thiết kế là một ống nhỏ gọi là Cuvettes.
 Cuvettes được làm bằng nhựa, thủy tinh hay thạch anh để

chứa mẫu đo.

Fig 8: The pictures of Cuvettes [4]


Máy dò
 Dectector là bộ phận ghi nhận và xử lí tín hiệu quang
thành tín hiệu điện.
 Thiết bị này có tác dụng cảm nhận bức xạ điện từ sau khi bị
hấp thụ và chuyển lượng bức xạ này thành tín hiệu điện.
 Tỷ lệ dịng điện thu được tỷ lệ thuận với cường độ bức xạ
đập vào bề mặt Catot.
 Tế bào quang điện và ống nhân quang điện là 2 thiết bị
quan trọng trong bộ phận này.
Fig 9: Cross section of a photomultiplier tube. [1]


Ưu nhược điểm của quang phổ UV-Vis








.

Kỹ thuật này không phá hủy , cho phép
sử dụng lại mẫu hoặc tiếp tục xử lý hoặc

phân tích thêm
Các phép đo có thể được thực hiện nhanh
chóng , cho phép dễ dàng tích hợp vào các
giao thức thử nghiệm.
Các công cụ rất dễ sử dụng , yêu cầu người
dùng ít đào tạo trước khi sử dụng
Phân tích dữ liệu thường yêu cầu xử lý tối
thiểu , có nghĩa là cần ít đào tạo người
dùng.



khơng có độ phân
giải ngun tử



Tín hiệu rộng (độ
phân giải quang
phổ, nhiều thành
phần chồng chéo)


Ứng dụng quang phổ UV –vis
Quang phổ UV –vis có nhiều ứng dụng khác nhau[1-3]:
1. Phát hiện tạp chất
2. Làm sáng tỏ cấu tạo của các hợp chất hữu cơ
3. Phân tích định lượng
4. Phân tích định tính
5. Phân tích hóa học

6. Phân tích định lượng dược chất

UV-VIS
SPECTROSCOPY


Xác định các đặc tính của các hạt nano
 UV – vis là một kỹ thuật thường được sử dụng để xác định đặc
tính của các hạt nano. Kỹ thuật này cho phép xác nhận sự hình
thành các hạt nano bằng cách đo Cộng hưởng Plasmon bề mặt
(SPR).
 Quy trình này có thể cung cấp thơng tin về kích thước, độ ổn
định và sự tổng hợp của các NP .
 Các bước sóng trong khoảng 200–700  nm thường được sử
dụng để đặc trưng cho các hạt nano kim loại và ơxít kim loại. 

Fig10: The UV-vis spectra obtained for Ag-nanoprisms of different sizes [5]


Phân tích định lượng
 Quang phổ tử ngoại nhìn thấy (UV – vis) là một kỹ thuật được áp
dụng phổ biến nhất để đo định lượng các dung dịch, đặc biệt để
xác định nồng độ của các chất hòa tan đã biết
 Sử dụng định luật Beer-Lambert, sự hấp thụ này có thể được sử
dụng để đo nồng độ của các chất hịa tan đã biết:

Trong đó A là độ hấp thụ đo được, I 0 là cường độ của ánh sáng tới tại một
bước sóng nhất định, I là cường độ truyền qua, L là chiều dài đường truyền
qua mẫu, c là nồng độ của chất hấp thụ và ε là hằng số được gọi là hệ số
hấp thụ phân tử hoặc hệ số tắt đối với từng lồi và bước sóng.

Phân tích DNA và RNA

 Nhanh chóng xác minh độ tinh khiết và nồng độ
của RNA và DNA là một trong những ứng dụng
đặc biệt rộng rãi.
 Tỷ lệ độ hấp thụ 260 nm / 280 nm (260/280) rất
hữu ích để tiết lộ khả năng nhiễm bẩn trong mẫu.
 DNA tinh khiết thường có tỷ lệ 260/280 là 1,8, trong khi
tỷ lệ của RNA tinh khiết thường là 2,0.
 Các mẫu bị nhiễm protein sẽ giảm tỷ lệ 260/280 do độ
hấp thụ cao hơn ở bước sóng 280 nm.

Table 1: Summary of useful UV absorbance when
determining 260/280 and 260/230 absorbance ratios.[2]


FOURIER-TRANSFORM INFRARED
SPECTROSCOPY (FTIR)


Giới thiệu về phổ hồng ngoại phản xạ (FTIR)
 Phương pháp được dùng để xác định các vật liệu
hữu cơ, cao phân tử
 Sử dụng ánh sáng hồng ngoại có bước sóng từ
0.750µm-300µm để qt các mẫu thử và quan sát
đặc tính hóa học
 Phân tích FTIR được thiết lập để kiểm sốt chất
lượng vật liệu trong các ngành cơng nghiệp khác

nhau và được dùng như bước đầu tiên trong q
trình phân tích vật liệu


Nguyên lý của phương pháp đo phổ hồng ngoại

 Thiết bị đo sẽ chiếu một chùm tia hồng ngoại đến
mẫu. Mẫu cần đo sẽ hấp thụ một số bức xạ và
chuyển năng lượng đó thành dạng năng lượng
quay hoặc dao động của các phân tử mẫu. Các
bức xạ không bị hấp thụ sẽ phản xạ lại đầu dị và
cho tín hiệu phổ
 Tín hiệu thu được ở đầu dị giống như dấu vân tay
của phân tử hoặc cấu trúc hóa học. Mỗi chất hoặc
cấu trúc hóa học cho một phổ duy nhất.


Cấu tạo máy đo phổ hồng ngoại
FTIR

 Nguồn phát tia hồng ngoại
 Bộ phận tách quang
 Đầu dò (Detector)
 Máy tính


Phân tích phổ hồng ngoại


Ứng dụng

Sử dụng phổ hồng ngoại trong kiểm soát chất
lượng nguyên vật liệu

Sử dụng phổ hồng ngoại trong nghiên cứu nhựa PEKN


TEM/SEM


TỔNG QUAN VỀ PP SEM/TEM
TƯƠNG TÁC GIỮA ĐIỆN TỬ TỚI VÀ VẬT CHẤT
Điện tử sẽ bị tán xạ đàn hồi hoặc không đàn hồi.
Phát xạ ra các loại điện tử và sóng điện từ.

TEM

 Tia X
 Điện tử truyền qua
 Huỳnh quang Catot
 Điện tử tán xạ ngược
 Điện tử thứ cấp
 Điện tử hấp thụ
SEM
 Điện tử Auger
Tương tác của điện tử với vật chất
phenikaa-uni.edu.vn
02