CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾNGUỒN BỨC XẠ

CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

NGUỒN BỨC XẠ

Nguồn liên tục

Nguồn đèn hồng ngoại IR

Đèn Nernst

• Ống thủy tinh dài 20 – 50mm, d = 1 – 2 mm

• Chứa oxyd đất hiếm (ZrO2 và Y2O3) và phát ra bức xạ IR khi

đốt nóng đến 1200 – 2200 0K

Đèn Global

• Chứa thanh SiC dài 40 – 60 mm, d = 4 – 6 mm

• Phát bức xạ IR khi đốt nóng đến 1300 – 1500 oK

Đèn Nichrome

• Chứa dây nichrome cuốn xoắn quanh một ống sứ

• Phát bức xạ IR khi đốt nóng đến 11000K

23



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

NGUỒN BỨC XẠ

Nguồn không liên tục

Nguồn tạo ra bức xạ có độ dài sóng xác định

Đặc trưng là đèn cathode rỗng

(hollow cathode tube)

• Khi áp đặt điện thế → ion



ΔV = 300V; I = 5 – 20 mA



hóa lớp khí trong ống.

• Cation khí sinh ra đập mạnh

vào cathode → bật ra một số

nguyên tử kim loại ⇒ đám

mây nguyên tử.

• Một số nằm ở TT kích thích

và phát ra bức xạ đặc trưng

khi trở về trạng thái cơ bản

24



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN CHỌN SÓNG

Tách ánh sáng đa sắc thành đơn sắc

KÍNH LỌC

Đơn giản nhất, có tác dụng lọc bỏ bớt một phần bức xạ

→ giữ lại dãy sóng hẹp cần thiết

Kính lọc hấp thu

• Làm bằng thủy tinh màu

hoặc lớp keo màu (phẩm

màu + gelatin ép giữa hai

bản thủy tinh)

• Đơn giản, rẻ tiền, độ đơn

sắc không cao



kính lọc giao thoa



CaF2 , MgF2



2 tn

λ =

N



t - chiều dày của

lớp điện môi

n – chiết suất của

25

N – bậc giao thoa lớp điện môi;



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN CHỌN SÓNG

Tách ánh sáng đa sắc thành đơn sắc

BỘ ĐƠN SẮC

Có cấu tạo tinh vi và phức tạp nên đắt tiền



a) bộ đơn sắc dùng lăng kính



b) bộ đơn sắc dùng cách tử



1) Khe vào;

2) thấu kính phân kỳ hoặc gương cầu lồi;

3) bộ phận tán sắc (dispersing element) ;

4) thấu kính hội tụ hoặc gương cầu lõm;

5) khe ra



26



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN CHỌN SÓNG

Tách ánh sáng đa sắc thành đơn sắc

BỘ ĐƠN SẮC – Lăng Kính

Cấu tạo

Bằng vật liệu trong suốt

• Vùng UV: thạch anh

• Vùng VIS : thủy tinh, thạch

anh, nhựa…;

• Vùng IR: muối halogen kim

loại kiềm (KBr, NaCl, LiF, CaF2,

CsI…).



Nguyên tắc

Hướng của bức xạ sau khi truyền qua lăng kính có

chiết suất n > 1 sẽ bị lệch về phía đáy lăng kính

27



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN CHỌN SÓNG

Tách ánh sáng đa sắc thành đơn sắc

BỘ ĐƠN SẮC – Cách tử

Cách tử nhiễu xạ truyền suốt

• là bản phẳng thạch anh hay thủy

tinh dài 3 – 10 cm, mặt sau phủ lớp

nhôm mỏng.

• Trên lớp Al có khắc các vạch song

song và cách đều nhau tuyệt đối

• Số vạch thay đổi theo vùng bức xạ

khảo sát (300 – 2000 vạch/mm (UV –

VIS); 20 - 300 vạch/mm (IR).



Cách tử nhiễu xạ phản xạ

Là bản kim loại nhôm có khắc

vạch song song đều nhau



Độ đơn sắc rất cao nhưng

rất phức tạp, đắt tiền

28



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

CHƯƠNG TRÌNH KHE

Rất quan trọng đối với phổ kế sử dụng bộ đơn sắc

Các bộ phận

Gồm có các khe vào và khe ra đặt trước và sau

cách tử hay lăng kính

Cấu tạo

Bộ phận quan trọng nhất của khe là hai cánh bằng thép

đặc biệt có hình dạng lưỡi dao với mép là đoạn thẳng

⇒ Khi mở, sẽ cho khe có hai đoạn thẳng song song

Khe càng nhỏ → BX càng đơn sắc nhưng cường độ

sẽ càng yếu

Độ rộng làm việc của khe: 0,005 – 0,020 mm



29



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN CHỨA MẪU (CUVET, CELL)

Cấu tạo từ vật liệu

trong

suốt

như

thạch anh (UV-VIS),

thủy tinh, nhựa

(VIS), KBr, NaCl,

LiF, CaF2 (IR)



Khoảng cách trong giữa hai thành (đường kính): 0,05 - 50,00

mm. Phổ biến nhất là 10,00 mm.

30



CẤU TẠO QUANG PHỔ KẾ

BỘ PHẬN DETECTOR

Công dụng

Chuyển năng lượng BXĐT thành tín

hiệu điện (dòng điện hay hiệu thế

mạch đo), dựa trên hai hiệu ứng:

1) hiệu ứng quang điện ;

2) hiệu ứng nhiệt điện.



DETECTOR QUANG

Cấu tạo ống phát quang



DETECTOR NHIỆT

• Cặp nhiệt điện

• Detector hòa điện

(đọc thêm)



Detector quang (tế bào quang điện)

dùng trong máy UV và VIS, gồm

nhiều loại :

• Ống phát quang

• Ống nhân quang…

(đọc thêm trong sách)



31



ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU

Khi BX truyền qua môi trường không trong suốt

⇒ Bị hấp thu một phần bởi vật chất

⇒ Biên độ sóng giảm (số photon giảm)

(nhưng E của BX không đổi)

Tán xạ



IR



I0



IT



IA

Hấp thu



Chiếu chùm BX đơn sắc,

song song (cường độ Io)

theo hướng thẳng góc vào

một chậu đo (bề dày b) chứa

chất hấp thu có nồng độ C



b



Để đo cường độ hấp thu, so sánh cường độ của bức xạ

trước (I0) và sau khi đi qua chất hấp thu (IT ).

32



ĐỊNH LUẬT LAMBERT – BEER

CƯỜNG ĐỘ HẤP THU

Tán xạ



IR



I0



IT



IA

Hấp thu



Chiếu chùm BX đơn sắc,

song song (cường độ Io)

theo hướng thẳng góc vào

một chậu đo (bề dày b) chứa

chất hấp thu có nồng độ C



b



Cường độ bị giảm do hai nguyên nhân

Bị phản xạ ở bề mặt một

lượng IR nếu bề mặt chậu

không nhẵn



Bị hấp thu bởi chất hấp

thu một lượng IA



I0 = IA + IT + IR

bề mặt chậu nhẵn → IR = 0



I0 = IA + IT



33