Bài giảng Phương pháp phổ hấp thu nguyên tử AAS

PHƯƠNG PHÁP PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ  ( ATOMIC ABSORPTION SPECTROSCOPY ) LÊ NHẤT TÂM- IUH-IBF  lenhattam @ iuh.edu . vn  Các nội dung chính Sự xuất hiện phổ hấp thu nguyên tử Nguyên tắc của phép đo AAS Các bộ phận máy AAS Hệ thống quang học trong thiết bị AAS Các phương pháp định lượng Ứng dụng AAS trong phân tích thực phẩm PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ 1950 1960 1970 1980 1990 Flame Emission Atomic Absorption Atomic Fluorescence ICP-MS Naêm LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ NGUYÊN TỬ Độ nhạy của ph ư ơng pháp ICP-MS Phát xạ ngọn lửa F – AAS GF AAS 1 ppt 1 ppb 1 ppm 0.1% 100% SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Nguyên tử bao gồm hạt nhân và các điện tử chuyển động xung quanh hạt nhân theo những obital có năng lượng xác định Các điện tử trong nguyên tử được phân bố vào các orbital theo quy luật từ thấp tới cao, và ở điều kiện thường nguyên tử ở trạng thái bền vững, có năng lượng thấp nhất SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Nếu cung cấp năng lượng cho nguyên tử (điện năng , nhiệt năng, hóa năng) thì trạng thái đó không tồn tại nữa thì điện tử sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn khi đó nguyên tử bị kích thích, nhưng trạng thái này không bền vững. Nguyên tử chỉ lưu lại ở trạng thái này nhiều nhất là 10 -8 giây. Sau đó nó luôn có xu hướng trở về trạng thái cơ bản giải phóng năng lượng, lúc này nguyên tử có thể giải phóng dưới dạng các bức xạ. SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Nếu nguyên tử ở trạng thái hơi bị kích thích bởi nguồn bức xạ điện từ thì chúng ta có phổ hấp thu nguyên tử. Nếu năng lượng giải phóng của hơi nguyên tử ở trạng thái kích thích, dưới dạng bức xạ điện từ thì ta phổ phổ phát xạ nguyên tử và nếu tần phát phát xạ bằng tần số hấp thu thì ta có sự phát xạ toàn phần. SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Nếu một chùm tia sáng có những bước sóng (tần số) mang những năng lượng xác định ứng đúng với năng lượng cần thiết để chuyển các điện tử từ trạng thái cơ bản lên các trạng thái kích thích tiếp theo , thì chúng sẽ hấp thu phần năng lượng đó. Các nguyên tử khác nhau sẽ có sự phân bố năng lượng điện tử khác nhau, do đó sẽ hấp thu những phần năng lượng khác nhau. Tức là tần số bức xạ khác nhau. Trong phổ AAS để có bức xạ ứng với sự chuyển dịch trên, người ta tạo bức xạ sinh ra từ chính các nguyên tử kim loại cần phân tích. SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ e - h  (radiation) E 2 E 1 e - h  Hạt nhân Absorption Hấp thu nguyên tử SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ E 2 E 1 e- h  E = E 2 - E 1 = h  λ = hc/ (E 2 - E 1 ) E 2 = Trạng thái kích thích E 1 = Trạng thái cơ bản h = Hằng số Planck  = Tần số sóng Hấp thu nguyên tử λ = c /  SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Vạch phổ Natri 2 4 6 eV 2.2eV 3.6eV 589nm 330.3nm Traïng thaùi cô baûn SỰ XUẤT HIỆN PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ Định nghĩa: Phương pháp phân tích dựa trên cơ sở đo phổ hấp thu nguyên tử của một nguyên tố được gọi là phép đo phổ hấp thu nguyên tử Muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thu nguyên tử của một nguyên tô cần phải thực hiện quá trình sau: 1/ Mẫu từ dạng lỏng dưới tác dụng của đầu đốt có nhiệt độ lên tới khoảng 3000 0 C chuyển thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do( đám mây nguyên tử ) NGUYÊN TẮC PHÉP ĐO AAS 2/ Một chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích được chiếu qua đám hơi nguyên tử. Các nguyên tử của nguyên tố cần xác định sẽ hấp thụ những bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. 3/ Nhờ vào hệ thống quang phổ người ta thu toàn bộ chùm sáng sau khi đi qua đám mây nguyên tử và chọn một v ạ ch phổ hấp thụ của nguyên tố cần xác định để đo cường độ của nó. Cường độ của v ạ ch phổ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ của nguyên tố cần xác định NGUYÊN TẮC PHÉP ĐO AAS I o I H ơ i nguyên tử l Định luật Lambert-Beer I = I o e -k l c T = (I/I o ) x 100% A = log (I o /I) = k. l. c NGUYÊN TẮC PHÉP ĐO AAS (1) Nguồn phát tia bức xạ. (2) Hệ thống nguyên tử (3) Hệ thống máy quang phổ : bộ đơn sắc (4) Bộ đơn sắc (5) Đầu dò (photomultiplier tube) (6) Bộ phận tiếp thu và xử lý tín hiệu. CAÙC BOÄ PHAÄN CUÛA MAÙY AAS Nguồn sáng đa sắc Hệ thống quang phổ Bộ tạo đ ơ n sắc ( cách tử Đầu dò (PMT) Hệ thống xử lý tín hiệu Hệ thống nguyên tử hóa CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ĐO AAS Đèn catot rỗng(Hollow Cathode Lamp ) CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ĐO AAS Đèn catot rỗng (HCL) Đèn phát ra tia bức xạ đơn sắc. Đèn này chỉ phát ra những tia phát xạ nhạy của nguyên tố kim loại làm catot rỗng. Các vạch phát xạ nhạy của một nguyên tố thường là các vạch cộng hưởng nên đèn catôt rỗng được gọi nguồn phát tia bức xạ cộng hưởng. Cấu tạo đèn catot: Phần 1: là thân đèn và cửa sổ Phân 2: các điện cực catot và anot Phần 3: khí chứa trong đèn. Khí trơ: He, Ar, N 2 CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ĐO AAS M M M M Cathode Anode Ar Ar - e - Ar + Ar +  M M* M* M Ánh sáng đ ơ n sắc Đèn catot rỗng  (Hollow Cathode Lamp ) CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ĐO AAS Cấu tạo dạng lõm của đèn cathode rỗng giúp : + Nguyên tố M sau khi trở lại trạng thái rắn phần lớn sẽ quay trở lại cathode rỗng mà không thất thoát ra ngoài giúp tăng tuổi thọ đèn. + Dạng ống lõm hình trục của cathode định hướng hướng phát của tia phát xạ vì những tia phát xạ ngược hoặc ngang của đám mây nguyên tử trong ống lõm hình trụ sẽ kích thích các nguyên tử khác. Chỉ có các tia phát ra về phía cửa sổ mới thoát ra khỏi cathode rỗng. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Đèn phóng điện không điện cực ( EDL) Nguyên tắc : dưới tác dụng năng lượng từ nguồn cao tần làm hóa hơi các muối kim loại đang tự do, sau đó nguyên tử kim loại đang tự do chuyển lên trạng thái kích thích và phát ra bức xạ đặc trưng khi đèn làm việc. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Thân đèn : Là ống thạch anh chịu nhiệt, một đầu đèn EDL cũng có cửa sổ S, trong suốt với chùm sáng cần phân tích. Chất trong đèn : Kim loại hoặc muối (iodua) của kim loại của nguyên tố dễ bay hơi thay cho catot trong đèn HCL. Áp suất hơi kim loại trong đèn ở khoảng 1 – 1.5 mmHg và nhiệt độ từ 500 ÷ 800 o C. Khí trong đèn : là các khí trơ Ne, Ar, Heli ở áp suất thấp (khoảng vài mmHg). Nguồn nuôi đèn : Dùng nguồn năng lượng cao tần cảm ứng CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (2) Hệ thống nguyên tử hóa Hệ thống nguyên tử hóa CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Đây là quá trình chuyển các chất cần phân tích thành các nguyên tử tự do ở dạng hơi, cho phép nguyên tử hấp thu ánh sáng ở những bước sóng rất đặc trưng Dung dịch Phun s ư ơng Sol khí H ơ i nguyên tử Nâng nhiệt độ bằng lò nhiệt điện Ngọn lửa Bộ phận nguyên t ử hóa CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Hai loại nguyên tử hóa (1) Sử dụng ngọn lửa (Flame) (2) Không sử dụng ngọn lửa (Flameless) - Sử dụng lò graphite (GFA) - Sử dụng bộ tạo hydrua (hydride vapor generator – HVG) - Bộ hóa hơi lạnh phân tích thủy ngân (MVU) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Nguyên tử hóa bằng ngọn lửa Ngọn lửa được tạo thành bằng cách đốt cháy hỗn hợp của chất oxi hóa (thường là không khí hoặc N 2 O) và nhiên liệu (thường là acetylene). CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các quá trình xãy ra khi nguyên tử hóa bằng ngọn lửa Dung dịch Phun s ư ơng S ư ơng Loại dung môi Sol khí khô Bay h ơ i Nguyên tử Dạng phân tử Dạng ion CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các b ư ớc hình thành h ơ i nguyên tử trong ngọn lửa Bay hơi dung môi, chỉ còn lại các chất rắn Các chất rắn sẽ bay hơi dưới tác dụng của nhiệt độ Dưới nhiệt độ cao các phân tử sẽ bị phân ly thành các nguyên tử tự do Một phần nguyên tử sẽ bị ion hóa thành các ion Số lượng ion hay phân tử sẽ phụ thuộc vào bản chất của từng nguyên tố cũng như nhiệt độ ngọn lửa CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Flame Atomization CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Quá trình bay h ơ i dung môi Quá trình này x ả y ra khi mẫu được phun d ư ới dạng sương vào ngọn lửa. Các dung môi hữu cơ thường bay hơi nhanh hơn nước. Quá trình bay hơi dung môi sẽ tạo thành sol khí bao gồm các hạt chất rắn ở dạng nóng chảy. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS - Mẫu sau khi vào bộ phun mẫu sẽ được phân tán thành các hạt rất nhỏ dưới dạng sương mù. - Quá trình này xảy ra nhờ mẫu phun rất mạnh qua một viên bi ceramic đặt ở khoảng cách thích hợp CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Quá trình bay h ơ i chất rắn Sau khi bay hơi dung môi, chất rắn do có nhiệt độ bay hơi cao hơn sẽ vẫn còn tồn tại trong ngọn lửa dưới dạng bị nóng chảy. Dưới tác dụng tiếp tục của ngọn lửa ở nhiệt độ cao, nó sẽ bị bay hơi và phân ly thành các nguyên tử tự do. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Quá trình bay h ơ i CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình bay hơi Muốn hợp chất bị phân ly cần phải cung cấp năng lượng lớn hơn năng lượng nối phân tử Nhiệt độ càng cao càng có khuynh hướng tăng khả năng bay hơi đồng thời giảm sự tạo thành của các oxit vốn chịu nhiệt cao. MX(r) M(r) + X(r) M(h) + X(h) MX(r) MX(h) M(h) + X(h) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Cấu trúc ngọn lửa CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Tốc độ cháy của của ngọn lửa phụ thuộc vào thành phần và hàm l ư ợn g khí oxi hóa và khí đốt. T ốc độ và mật độ dòng khí . CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS NHIỆT ĐỘ NGỌN LỬA THEO LOẠI KHÍ CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Cách lựa chọn ngọn lửa Air-C 2 H 2 Phần lớn các nguyên tố N 2 O- C 2 H 2 Các hợp chất tạo oxit bền: Al, V, Ti etc. Ar-H 2 Sử dụng cho các chất hấp thu tại các bước sóng UV thấp: As (193,7nm), Se(196nm), Zn(213,8nm), Pb(217,0nm), Cd(228,8nm), Sn(224,6nm) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Nguyên tử hóa không ngọn lửa (1) Sử dụng lò graphite (GFA) (2) Sử dụng bộ tạo hydrua (hydride vapor generator – HVG) (3) Bộ hóa hơi lạnh phân tích thủy ngân (MVU) Đặt điểm: + Có độ nhạy cao gấp vài trăm đến vài ngàn so với Flame- AAS + Có độ ổn định thấp so với Flame-AAS + Phần mẫu khi tiêm vào nhỏ tử 20-50µl CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Graphite Furnace AAS (GFA) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Nguyên tử hóa bằng lò Graphite CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Nguyên tử hóa sử dụng lò Graphite Ống graphite được làm đầy liên tục bằng dòng khí trơ (ví dụ Ar) để ngăn ngừa quá trình oxi hóa lò từ các chất oxi hóa (O 2 trong không khí). Khí trơ sẽ giảm thiểu quá trình tạo oxit kim loại và tăng hiệu suất nguyên tử hóa. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các quá trình khi nguyên tử hóa bằng lò graphit Tiêm vào lò Graphite Dung dịch mẫu dd mẫu Loại dung môi Các chất dạng rắn Bay hôi H ơ i Dạng phân tử Dạng ion Nguyên tử CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các bước khi nguyên tử hóa bằng GFA Quá trình làm khô mẫu (hay loại dung môi) Quá trình tro hóa Quá trình nguyên tử hóa Quá trình làm sạch (tùy thuộc loại mẫu hoặc chế độ phân tích) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (1) Quá trình làm khô mẫu Tương tự quá trình loại dung môi trong phương pháp F- AAS, dung môi sẽ được bay hơi. Thông thường nhiệt độ quá trình này khoảng 110 o C (tránh sôi quá mạnh làm bắn mẫu). Việc lựa chọn nhiệt độ thường phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi của dung môi cũng như tránh xảy ra hiện tượng bắn mẫu làm phân tán hoặc mất mẫu. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (2) Quá trình tro hóa Trong quá trình này các hợp chất hữu cơ trong mẫu bị tro hóa hoặc chuyển thành nước, CO 2 và các hợp chất vô cơ bay hơi. Điều kiện lý tưởng là nhiệt độ đủ cao để loại bỏ các hợp chất bay hơi mà không làm mất chất phân tích. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (3) Quá trình nguyên tử hóa Chất phân tích được hóa hơi và nguyên tử hóa để tạo hơi nguyên tử ở nhiệt độ trong khoảng 2000 đến 3000 o C. Vào cuối giai đoạn nguyên tử hóa, hơi nguyên tử được thổi khỏi vùng phân tích rất nhanh bằng khí trơ. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (4) Giai đoạn làm sạch Mục đích nhằm làm bay hơi các chất bẩn như các kim loại hoặc muối còn nằm lại trong ống graphite . Có thể thực hiện ở 3000 o C nhưng nhiều trường hợp cũng thực hiện ở nhiệt độ thích hợp thấp hơn. Thông thường nhiệt độ làm sạch sẽ cao hơn nhiệt độ nguyên tử hóa khoảng 200 0 C . CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các loại ống Graphite Ống graphite High density Ống graphite Pyrolytic Ống graphite có Platform CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Các loại ống Graphite Loã tieâm maãu High density graphite tube Loã tieâm maãi Pyrolytic graphite tube Dài 30mm đường kính trong 4.2mm, đường kính ngoài 6.15mm CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Ống Plaform Lổ tiê mẫu CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Kiểu ố ng graphit tỉ trọng cao:Loại này được s ử dụng để đo hầu hết các nguyên tố với kết quả chính xác và độ lặp lại cao.Tuy nhiên với các nguyên tố dễ dàng phản ứng với cacbon tạo thành cacbua kim loại, những hợp chất này không bay hơi hoàn toàn trong quá trình nguyên tử hóa làm giảm đ ộ High density graphite tube CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Kiểu ống graphit – pyrolytic : Điểm khác biệt với kiểu ống graphit tỉ trọng cao là bề mặt của ống graphit được tráng một lớp Titan có thể ngăn chặn phản ứng giữa các nguyên tố kim loại với cacbon . Khi s ử dụng hệ thống này độ nhạy có thể tăng từ 2 đến 3 lần so với kiểu ống graphit tỉ trọng cao cho các nguyên tố Al,Si, các nguyên tố thuộc nhóm 4b,5b,6b,7b, (Ti,V,Cr,Mo,Fe,Co,Ni,Cu...) và các nguyên tố thuộc họ lantan.Tuy nhiên độ lặp lại kém hơn so với kiểu ống graphít tỉ trọng cao CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Kiểu ống graphit có sàn đỡ :Sàn đỡ là 1 thanh cacbon có bề dày 1mm và diện tích vài mm 2 được đặt vào trong ống graphit.Với kiểu này mẫu sẽ được làm nóng gián tiếp và đồng đều,làm giảm ảnh hưởng của chất nền và tín hiệu nền. Rất hiệu quả để phân tích các nguyên tố Cd, Pd và các nguyên tố có nhiệt độ sôi thấp. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Nguyên tử hóa không ngọn lửa (2) Sử dụng bộ tạo hydrua (hydride vapor generator – HVG) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Hydride Vapor Generator (HVG) Sử dụng để xác định các nguyên tố dễ hóa hơi như arsenic, selenium, antimony, tin, bismuth, tellurium. Các nguyên tố được chuyển về dạng hydrua kim loại bằng cách cho phản ứng với sodium borohydride (NaBH 4 ) trong môi trường axit. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Se, As, Sn, Sb, Te Bi H ơ i Hydrua Nguyên tử hóa Ngọn lửa Lò nhiệt điện Hydride Vapor Generator (HVG) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS BH 4 - + 3H 2 O + H + H 3 BO 3 + 4H 2 Hydro mới sinh 3BH 4 - + 3H + + 4H 3 AsO 3 4AsH 3 + 3H 2 O + 3H 3 BO 3 Hydride Vapor Generator (HVG) Hạn chế của phản ứng: * Tác chất không phải hoàn toàn không lẫn tạp chất, làm ảnh hưởng đến độ nhạy giới hạn phát hiện. * Lượng lớn khí H 2 được phóng thích cũng gây cản trở CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Hydride Vapor Generator (HVG) Ưu điểm: kỹ thuật hydride có độ nhạy cao và loại bỏ được ảnh hưởng của nền (matrix interference). Nhược điểm: - Hiệu suất tạo hydride và nguyên tử hóa phụ thuộc mạnh vào nhiều yếu tố bao gồm trạng thái oxi hóa của nguyên tố cần phân tích, thời gian phản ứng, áp suất khí, nồng độ axit và nhiệt độ của bộ phận hấp thụ. - Sự tạo thành hydride cũng bị ảnh hưởng bởi các chất trong thành phần mẫu, dẫn tới hiệu suất nguyên tử hóa thấp CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (3) Bộ hóa hơi lạnh phân tích thủy ngân (MVU) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS BAY HƠI THUỶ NGÂN Mercury Vapor Unit (MVU) Ion Hg 2+ trong dung dịch bị khử thành thủy ngân nguyên tố bằng SnCl 2 hay NaH 4 B tại nhiệt độ phòng. SnCl 2 + Hg 2+ + H + → Hg 0 + Sn 4+ Hg 2+ + 2BH 4 - Hg 0 + H 2 + B 2 H 6 CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Mercury Vapor Unit (MVU) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Ưu điểm - Độ nhạy của phương pháp CV- AAS lớn hơn khi so với phương pháp F-AAS. Cụ thể hiệu suất nguyên tử hóa có thể đạt 100% (so với 10% của kỹ thuật ngọn lửa).. - Giới hạn phát hiện của CV-AAS có thể đạt đến ngưỡng ppb BAY HƠI THUỶ NGÂN Mercury Vapor Unit (MVU) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Cách lựa chọn phương pháp Phương pháp AAS nguyên tử hóa bằng ngọn lửa cho phép xác định các nồng độ cỡ vài chục ppb trở lên trong các nền khác nhau. Có thể kết hợp chiết tách để nâng cao độ nhạy của phương pháp AAS. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Phương pháp GFA sử dụng khi cần độ nhạy cao, trong nhiều trường hợp phải sử dụng các chất bổ trợ nền để thu được độ nhạy và độ ổn định cao. Nhiều nguyên tố để thu được độ nhạy cao, độ chọn lọc cao và ít bị ảnh hưởng cần sử dụng phương pháp HVG (như As, Se ) ; Với Hg sử dụng phương pháp MVU. Có thể xác định nồng độ Hg đến nồng độ 0.1 ppb. Cách lựa chọn phương pháp CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (1) Hệ 1 chùm tia : Single-beam (2) Hệ 2 chùm tia : Double-beam CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Hệ thống quang phổ Single-beam AAS CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Double-beam AAS CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (4) Boä ñôn saéc Monochromator MONOCHROMATOR CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Monochromator Bao gồm: (1) Cách tử (diffraction grating) (2) Hệ thống truyền ánh sáng (khe vào, gương, thấu kính, khe ra) CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Cách tử Bao gồm một một miếng (kim loại hoặc thủy tinh . ..) phẳng hoặc cong gồm nhiều khe hẹp song song với nhau và cách đều và rất gần nhau. Cách tử có tác dụng phân ly ánh sáng như lăng kính nhưng khác với lăng kinh về bản chất. Sự phân ly của ánh sáng là cáct tử do hiện tượng nhiễu xạ của chùm sáng qua khe hẹp. Tùy theo góc quay của cách tử mà tia sáng phản xạ sẽ có các bước sóng khác nhau. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Cách tử CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (5) Bộ nhận tín hiệu (detector : Photomultiplier tube) DETECTOR CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS Photomultiplier Tube Bao gồm một cathode nhạy sáng và một anode nhận. Cathode và anode nối với nhau bằng một chuỗi điện cực gọi là các dynode. Mỗi dynode sẽ tạo thành từ 2 đến 5 điện tử khi có 1 điện tử va chạm vào. Kết quả từ 1 điện tử ban đầu từ cathode sẽ có rất nhiều điện tử đi đến anode và qua đó khuếch đại tín hiệu thu được. CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS (6) Hệ thống vi xử lý dữ liệu SIGNAL PROCESSING UNIT CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐO AAS PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Yêu cầu mẫu chuẩn 1. Các mẫu chuẩn phải có trạng thái vật lí và hóa học như mẫu phân tích . 2. Các mẫu chuẩn và mẫu phân tích phải được pha chế, xử lí trong cùng một điều kiện như nhau. 3. Các mẫu chuẩn phải bền vững theo thời gian . 4. Nồng độ của các nguyên tố cần phân tích trong các mẫu chuẩn phải rất chính xác theo yêu cầu của phương pháp phân tích. Đồng thời khoảng nồng độ của một dãy chuẩn phải phân bố đều trong vùng tuyến tính . Các phương pháp phân tích định lượng cụ thể Bao gồm các phương pháp sau đây: 1. Phương pháp đường chuẩn . 2. Phương pháp thêm tiêu chuẩn . 3. Phương pháp đồ thị không đổi . 4. Phương pháp dùng một mẫu chuẩn . PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Phương pháp đường chuẩn Nguyên tắc của phương pháp này là người ta dựa vào phương trình đường chuẩn A theo nồng độ dãy chuẩn (ít nhất là ba chuẩn) . Từ đó dựa vào giá trị Ax để xác định nồng độ Cx của nguyên tố cần phân tích PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Ưu điểm của phương pháp: Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện và rất thích hợp với mục đích phân tích hàng loạt mẫu của cùng một nguyên tố N hược điểm của phương pháp K hi mẫu phân tích có thành phần phức tạp và chúng ta chưa biết chính xác thì không thể chuẩn bị được một dãy mẫu chuẩn đúng đắn nên sẽ bị ảnh hưởng của nền, của thành phần của mẫu. PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Phương pháp thêm chuẩn Nguyên tắc của phương pháp này là dùng ngay mẫu phân tích làm nền để chuẩn bị một dãy chuẩn , bằng cách lấy một lượng mẫu phân tích nhất định và gia thêm vào đó những lượng chuẩn nhất định của nguyên tố cần xác định . PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Đồ thị thu đường từ phương pháp thêm chuẩn Phương pháp đồ thị chuẩn cố định PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Phương pháp một mẫu chuẩn Khi có mẫu chuẩn Với mẫu phân tích: A x = a.C x (a) Với mẫu chuẩn : A ch = a.C l (b) Khi không có mẫu chuẩn Với mẫu phân tích không thêm chuẩn: A x = a.C x (a) Với mẫu phân tích có thêm chuẩn: A ch = a.(C x + ∆C l ) (b) Suy ra : C x = [A x /(A ch -A x )]. ∆ C 1 PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG AAS Suy ra C x KEÁT THUÙC