Máy phân tích quang phổ (OES - Optical Emission Spectroscopy) là gì?
Máy quang phổ là gì? Trước tiên, chúng ta cần phải hiểu thuật ngữ “máy quang phổ”. Máy quang phổ là một thiết bị thực hiện tách và phân tích phổ riêng lẻ dựa trên hiện tượng vật lý để đưa ra kết quả thành phần của vật liệu. Có nhiều phép phân tích phổ khác nhau như: phổ quang học, phổ khối lượng, phổ quang điện tử,…
Máy phân tích quang phổ phát xạ (OES) - hoặc Máy quang phổ phát xạ nguyên tử (AES) là gì? Phân tích quang phổ liên quan đến việc phân tích quang phổ từ bước sóng nhờ sự hấp thụ hoặc phát xạ ánh sáng. Máy phân tích quang phổ (hay còn gọi là máy phân tích thành phần nguyên tố) là thiết bị phân tích quang phổ được phát ra bởi một tác nhân gây kích thích. Tác nhân gây kích thích đó có thể là tia lửa điện, plasma, ngọn lửa,… Hầu hết các máy phân tích quang phổ hiện nay sử dụng kỹ thuật phân tích quang phổ hồ quang điện / tia lửa điện.
Nguyên lý hoạt động của Máy phân tích quang phổ tia lửa điện/ hồ quang điện (Spark OES). Các nguyên lý chính trong máy phân tích quang phổ là: • Khi cấp nguồn năng lượng, các electron trong nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng và được kích thích di chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn. Khi nguồn năng lượng ngừng cung cấp, các điện tử sẽ trở về trạng thái cơ bản và giải phóng năng lượng đã hấp thụ dưới dạng photon. • Mỗi nguyên tử khác nhau sẽ phát xạ photon với bước sóng hoàn toàn khác nhau. Do vậy, mỗi bước sóng khác nhau sẽ đặc trưng cho mỗi nguyên tố.
Từ đó, chúng ta có thể dễ dàng biết được thành phần nguyên tố dựa vào bước sóng của photon.
Máy phân tích quang phổ (OES) tia lửa điện/ hồ quang điện hoạt động như thế nào?
Các nguyên lý trên được tận dụng để phân tích các mẫu kim loại và hợp kim, đánh giá chính xác thành phần và tỷ lệ phần trăm nguyên tố có trong đó. Đầu ra của máy phân tích quang phổ là đánh giá chi tiết về thành phần nguyên tố trong mẫu theo tỷ lệ phần trăm trọng lượng. Đầu tiên, máy cần đánh lửa cho mẫu. Mẫu cần phải được chuẩn bị cẩn thận, một mặt của mẫu cần phải đồng nhất, sạch, phẳng và càng ít khuyết tật càng tốt. Cần sử dụng các phương pháp thích hợp cho việc chuẩn bị mẫu. Mẫu đã chuẩn bị sẽ được đặt lên giá đỡ mẫu như hình bên dưới. Giá đỡ mẫu phải có một lỗ, lỗ này sẽ bị che hoàn toàn bởi mẫu khi đặt lên. Phía dưới, có một điện cực được đặt ở khoảng cách cố định so với bề mặt tiếp xúc của mẫu. Toàn bộ vùng này sẽ được lấp đầy bởi khí Argon khi phân tích. Và một dòng điện cao áp được cấp vào giữa điện cực và mẫu. Khi dòng điện DC cấp vào ở mức cao sẽ tạo ra plasma trong buồng quang học có cấp khí Argon và tia lửa điện năng lượng cao sẽ được tạo ra giữa điện cực và mẫu. Tia lửa điện làm một phần của mẫu hóa hơi. Các nguyên tử hóa hơi trong plasma hấp thụ năng lượng, elelctron sẽ di chuyển lên trạng thái năng lượng cao trong mỗi lần phân tích. Khi ngưng duy trì plasma, các electron sẽ di chuyển về trạng thái cơ bản và phát ra photon. Các photon được phát ra từ số lượng lớn các nguyên tố sẽ tạo ra một phát xạ ánh sáng tổng hợp. Ánh sáng tổng hợp này được tạo ra sẽ đi qua một cách tử nhiễu xạ. Cách tử nhiễu xạ thực hiện phân tách từng bước sóng riêng lẻ trong buồng phân tích quang phổ. Phổ đã được phân tách riêng biệt để phục vụ việc phân tích. Việc phân tích trở nên đơn giản. Chúng ta biết rằng, mỗi bước sóng đặc trưng cho từng nguyên tố. Thêm vào đó, nguyên tố nào có cường độ càng cao thì tỷ lệ thành phần của nó càng lớn.
Phương pháp phân tích quang phổ là phương pháp được sử dụng rất phổ biến trong việc phân tích các khoáng vật, nó xem xét màu nào đậm nhất trong vạch quang phổ để xác định ra thành phần hóa học của khoáng vật đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tinh chế đơn chất từ khoáng vật.
Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]
Vào năm 1854 nhà hóa học Robert Bunsen người Đức đã phát minh ra ngọn đèn khí đốt bằng khí gas butan C4H10, người ta thường gọi nó là đèn Busen, điều đặc biệt là khi đem các loại hóa chất, khoáng vật đốt trên ngọn đèn khí thì điều kì lạ xảy ra, ngọn lửa bị đổi màu, muối nhôm cho màu xanh lá cây, muối mangan cho màu tím, muối Natri cho màu vàng,... chính đặc tính đó đã làm cho Busen nghĩ rằng có thể phân tích thành phần hóa học của một chất qua màu ngọn lửa nhưng lại có một khó khăn khác nữa là bản thân của ngọn lửa đèn khí có màu nhuộm vàng ở giữa có màu lam nhạt gây cản trở việc phân tích.
Nghe tin Bunsen đã chế tạo được một ngọn đèn khí đặc biệt định ứng dụng vào lĩnh vực phân tích hóa chất, nên nhà vật lý người Đức Gustav Robert Kirchhoff đã hợp tác với ông và thử quan sát ánh sáng mà các hợp chất này phát ra trên ngọn lửa đèn khí qua lăng kính tam giác làm màu sắc của hợp chất hiện rõ hơn nói chính xác hơn là tập hợp vạch có màu nhất định trong dải quang phổ giúp việc xác định thành phần của hợp chất rõ ràng hơn, do hai ông là người đầu tiên phát hiện ra phương pháp này nên Bunsen và Kirchhoff đã nhận được bằng phát minh cho thành công của họ qua phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ nhiệt.
Thực nghiệm[sửa | sửa mã nguồn]
Để có một dụng cụ phân tích quang phổ đơn giản ta cần có một lăng kính tam giác hình trụ đứng để phân tích ánh sáng từ nguồn sáng phát ra từ hợp chất, một ống dài để coi vạch quang phổ và nguồn sáng phát ra từ một ngọn đèn khí (nguyên liệu gồm Hydro và Oxi). Dụng cụ phân tích quang phổ này vô cùng nhạy cảm có thể phát hiện ra đơn chất trong thành phần hợp chất với con số cực nhỏ dến 1/100 - 1/1000.
Đối với những đơn chất riêng biệt có trong hợp chất thì nó sẽ hiện ra những màu đậm hơn trong vạch quang phổ, ví dụ như đối với hợp chất có chứa calci thì sẽ nổi lên màu đỏ gạch, hợp chất của Nhôm thì màu xanh lá cây, của đồng màu lục, của Indi là màu lam, của Xezi là màu xanh nước biển,...
Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]
Với phương pháp phân tích quang phổ nêu trên người ta có thể xác định hàm lượng của nguyên tố trong hợp chất là nhiều hay ít, căn cứ vào độ sáng của các vạch quang phổ đặc trưng riêng biệt cho chất, phương pháp này gọi là phân tích quang phổ định lượng (tức là xác định khối lượng phần trăm của nguyên tố trong hợp chất).
Đồng thời người ta biết rằng đối với mỗi nguyên tố thì quang phổ của chúng có độ dài sóng đặc trưng và riêng biệt. Nếu trong một chất hóa học hay khoáng vật mà khi đem phân tích nó xuất hiện một số vạch có độ dài sóng ánh sáng đặc trưng của một nguyên tố nào đó thì ta có thể kết luận rằng nguyên tố đó có trong hợp chất, đây là phương pháp phân tích quang phổ định tính (tức là xác định tính chất, thành phần của chất).
Khác với phương pháp phân tích quang phổ trên, người ta cho một nguồn sáng có độ dài sóng nhất định (thường thì người ta sử dụng tia X) truyền qua một chất nào đó, rồi dựa vào mức độ ánh sáng bị hấp thụ mà phân tích thành phần của nó, đây được gọi là phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ.
Tùy thuộc vào vật liệu mà sóng ánh sáng truyền qua được đang ở trạng thái nguyên tử hay phân tử mà người ta chia làm phuong pháp hấp thụ nguyên tử (dùng chủ yếu cho chất vô cơ) hoặc hấp thụ phân tử (dùng cho chất hữu cơ)
Chỉ số AFP bao nhiêu là nguy hiểm?
Đối với người trưởng thành, chỉ số AFP trong máu bình thường rất thấp, chỉ khoảng từ 0 - 8 ng/ml. Khi nồng độ AFP tăng cao chứng tỏ gan đang xảy ra vấn đề. Nếu nồng độ AFP trong khoảng từ 500 - 1000 ng/ml trở lên, đây là dấu hiệu cảnh báo ung thư.
APF là viết tắt của từ gì?
AFP (Alpha-fetoprotein) là một loại protein được tổng hợp bởi tế bào gan và túi noãn hoàng của bào thai. AFP có thể được sử dụng như một chỉ số xét nghiệm y tế để đánh giá các vấn đề sức khỏe liên quan đến tình trạng ung thư gan, sự phát triển không bình thường của thai nhi và một số bệnh lý khác.
Khi nào xét nghiệm AFP?
Mẹ bầu làm xét nghiệm alpha-fetoprotein ở tháng thứ 4 thai kỳ.
Hệ miễn dịch AFP là gì?
AFP, tên đầy đủ là Alpha-fetoprotein là một loại protein đặc biệt được tế bào gan sản xuất ở thai nhi hoặc ở người trưởng thành có tổn thương gan, đặc biệt là ung thư gan. Vì thế, AFP được sử dụng như một dấu ấn xác định ung thư gan, sàng lọc phát hiện sớm bệnh cũng như các biến chứng do tổn thương gan mạn tính.