Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm Vật lý: Xác định hàm lượng muối NaCl trong dung dịch dựa trên Kỹ thuật phân tích phổ Raman

Nhiều phương pháp phân tích không hủy mẫu đã được phát triển trong một sốnghiên cứu dé phân tích ham lượng chat tan trong dung dịch như “Huỳnh quang tia X" X-ray Fluorescence - XRF [2],

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Chuyén nganh: Su pham Vat Ly

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

XÁC ĐỊNH HAM LƯỢNG MUOI NACL TRONG

DUNG DỊCH DỰA TREN KỸ THUAT PHAN

TICH PHO RAMAN

Chuyén nganh: Su pham Vat Ly

Tp Hồ Chí Minh ngày 12 tháng 05 năm 2024

Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn

Lời cảm ơn

Đề hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này một cách tốt đẹp, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến những người

đã luôn đồng hành, hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa

luận Sự giúp đỡ của mọi người không chỉ mang lại động lực cho tôi mà còn

giúp tôi vượt qua các khó khăn, thử thách trong quá trình nghiên cứu.

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thành Đạt, giảng viên hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận này Thay đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức chuyên ngành và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện khóa luận này Tôi cũng muốn bày tỏ lòng biết on chân thành

đến Ban chủ nhiệm khoa Vật Lý trường Dai học Sư phạm Thành phó Hồ Chí

Minh đã luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi cả về mặt vật chất và tỉnh thần, giúp

đỡ tôi hoàn thành khóa luận này một cách tốt nhất.

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè, những người đã luôn động viên, hỗ trợ và đồng hành cùng tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thành viên

trong phòng Thí nghiệm Vô tuyến điện tử, những người đã nhiệt tình hỗ trợ và

động viên tôi không chỉ trong quá trình nghiên cứu mà còn giúp đỡ tôi hoàn

thành khóa luận này.

Mặc dù đã rất cô gang và nỗ lực, nhưng khóa luận chắc chan sẽ không

tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của

quý thầy cô và bạn bè.

Thành phó Hồ Chí Minh, tháng 4, năm 2024

Trần Ngọc Quyền

LỮI CAR OD s6 ccccccscocebbSSATSCA004000040500500664506410603804006320206000048029109006040091240560550042060380590 2 Mục UC (G0 cọ TH cọ Họ I0 0008000080 80001808000088 3

Danhige VIẾt Lễ ee er 5

Danh sách hình: vẽ << << cọ cọ cọ Họ nọ g0 6 Danh sách bảng c co HH THỦ HH HH Ủng 00 148400600084 8 7

PHẪU Hi | rn 9

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYET CUA PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH PHO

K MAI G6061200161011010010110000900120046616127164)1161320110251031020351))49)026)912232123163)63093953306 12

1.1 Cơ sở lý thuyết của tán xạ Ñaman «-5<Scxsvevsetvererkerkeerkersee 12

1.1.1 Sơ lược lịch sử về tán xạ Rann ait ccsocssocssceessesssesscsesovesesssessenssoevevenses 12

1.1:21T:ÿ BHinyEt cỗ GAB cnoeccecsteecoobititbeettttiict000012020020212056102206602622660562220266766 12

Danh mục viết tắt

XRF (X-ray Fluorescence)

NAA (Neutron Activation Analysis)

AAS (Atomic Absorption Spectrometry)

RS (Raman Spectroscopy)

DDAA (Double Donor — Double Acceptor)

DDA (Double Donor - Single Acceptor)

DAA (Single Donor —Double Acceptor)

DA (Single Donor ~ Single Acceptor)

XAS (X-ray Absorption Spectra)

CCD (Charge - Coupled Device)

Danh sách hình vẽ

Hình 1.1 Tan xạ Rayleigh, Stokes vả đối Stokes.

Hình 1.2 Phô Raman của Ethanol

Hình 1.3 Phố Raman của Acid Acetic

Hình 1.4 Mô phỏng nguyên lí hoạt động của hệ phô kế Raman

Hình 1.5 Vùng trải dai OH của phố Raman

Hình 2.1 Nguồn laser bán dẫn

Hình 2.2 Buòng đo và cuvet

Hình 2.3 Cau tạo quang phô kế

Hình 2.4 Muỗi NaC! sử dung trong thực nghiệm

Hình 2.5 Cân tiêu ly sử dụng trong thực nghiệm

Hình 2.6 Máy khuấy từ sử dụng trong thực nghiệm.

Hình 2.7 Bồ trí hệ đo thực nghiệm

Hình 2.8 Pho đèn hơi thủy ngân được đo bang quang phô kế

Hình 2.9 Phô chuẩn của đèn hơi thủy ngân

Hình 2.10 Giao diện khởi động của Spectrum Studio.

Hình 2.11 Bảng số liệu chuan hóa sau khi nhập xong.

Hình 2.12 Giao diện Spectrum Studio của cuvet rỗng

Hình 2.13 Giao diện Spectrum Studio của cuvet chứa mẫu vật

Hình 2.14 Giao điện của Spectrum Studio sau khi xử lý

Hình 2.15 Một số hình ảnh phô thu được ở các cầu hình đo khác nhau (a) Integration

Time: 10000 ms, Averages: 3; (b) Integration Time: 12000 ms, Averages: 5; (e]

Integration Time: 8000 ms, Averages: 8; Integration Time: 6000 ms, Averages: 10.

Hình 2.16 Anh hưởng của nông độ dung dich đến cường độ của đỉnh phô

Hình 2.17 Phan đỉnh phô được chọn đẻ tính diện tích

Hình 2.18 Hình ảnh phóng to vùng chân của đỉnh phô

Hình 2.19 Hình ảnh phóng to phần đỉnh phô được chọn

Hình 2.20 Hộp thoại Peaks preference với hàm Gaussian Peak

Hình 2.21 Hình ảnh phô sau khi chọn hàm Gaussian Peak

Hình 2.22 Hộp thoại Peaks preference với ham Background polynomial

Hình 2.23 Hình ảnh phô sau khi chọn ham Background polynomial

Hình 2.24 Hộp thoại Peak Information

Hình 2.25 Hộp thoại Peak Information với giá trị của điện tích phd

Hình 2.26 Phé thực nghiệm của dung dich muối NaC! sau khi xử lý bang

Colegram.

Hình 2.27 Đường chuân của NaCl

Danh sách bảng

Bảng 2.1 Dữ liệu giữa thang đo Pixel và bước sóng tương ứng của nguồn chuan

Bảng 2.2 Số liệu về diện tích đỉnh phô với nồng độ dung dịch tương ứng

Bảng 2.3 Số liệu về diện tích đỉnh phô với nông độ dung dịch tương ứng sau khi lọc

Bảng 3.1 So sánh số liệu nòng độ thực và nông độ dự đoán

PHAN MỞ DAU

1 L¥ do chon dé tai:

Việc xác định hàm lượng các chat tan trong dung dịch đóng vai trò quan trọng

trong việc kiểm soát nguyên liệu đầu vào, quá trình san xuất và kiểm tra sản phẩmcuối cùng của nhiều lĩnh vực khác nhau cũng như là một tiêu chí để đánh giá chất lượng nguồn nước sinh hoạt Ví dy như mudi sodium chloride (NaCl) là hợp chất ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y tế sức khỏe, sản xuất giấy hay cao su, [1] Dung dịch NaCl có hàm lượng khoảng 0,9% được dùng làm nước muốisinh lý dé sát khuân vết thương, rửa mũi họng nêu hàm lượng muỗi trong dung dịch

vượt quá hàm lượng cho phép này sẽ gây đau rát, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe [2].

Vì vậy, ham lượng muỗi NaCl cần được xác định chính xác trước khi đưa vào khâu sản xuất dé phù hợp với từng mục dich sử dụng Dé xác định hàm lượng các chất trong dung địch, phương pháp truyền thống thường dùng là phương pháp cân bằng

hóa học (sử dụng các phản ứng trung hòa oxi hóa-khử giữa chất cần phân tích với

các chất có hàm lượng đã biết) Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi nhiều thời gian

dé chuẩn bi, xử lý mau, gây hao hụt một phần mẫu và có thé không an toàn với ngườithực hiện nếu các mẫu dung dịch có tính độc hại Do đó, việc phát triên các phươngpháp phân tích không tiếp xúc và không hủy mẫu được ưu tiên biện nay dé thay thé

cho phương pháp hóa phân tích.

Nhiều phương pháp phân tích không hủy mẫu đã được phát triển trong một sốnghiên cứu dé phân tích ham lượng chat tan trong dung dịch như “Huỳnh quang tia

X" (X-ray Fluorescence - XRF) [2], “Phan tích kích hoạt neutron” (Neutron

Activation Analysis — NAA) [3], “Quang phé hap thụ nguyên tử” (Atomic AbsorptionSpectrometry - AAS) [4] “Phan tích phd Raman” (Raman Spectroscopy — RS) [5] Trong đó, phương pháp phân tích phd Raman có ưu điểm là cau hình bồ tri đơn giản,gọn nhẹ và chi cần lượng mẫu tối thiêu dé phân tích, thời gian đo nhanh và thân thiệnmôi trường [6] Chính vì thế mà phương pháp phân tích này đã được ứng dụng rộng

rãi trong Vật lý, Hóa học, Y-sinh, Khoa học vật liệu, Phương pháp này hiện tại chủ

yêu được ứng dụng dé xác định cau trúc, hàm lượng các hợp chất hữu cơ, nhưng với

việc xác định hàm lượng hoặc phân tích các chất vô cơ như muối còn khá hạn chế.

Do đó, việc phát triển quy trình phân tích các hợp chat vô cơ như mudi dựa trên hệphô Raman là cần thiết dé tăng tính khả thi, khả năng ứng dụng của phương pháp tại

hiện trường.

Hiện nay hướng nghiên cứu về các kỹ thuật phân tích không hủy mẫu ở Khoa Vật

Ly trường Dai học Sư Phạm TPHCM mới chỉ tập trung dựa trên kỹ thuật đo bức xa

trong hạt nhân, việc xây dựng hệ phô kế Raman và ứng dụng hệ phỏ kế này dé xác

định hàm lượng các chất trong dung địch sẽ đóng góp thêm một nghiên cứu mới cho

lĩnh vực phân tích không hy mau của Khoa Vi vậy, nghiên cứu này nhim đưa ramột hệ thiết bị đo pho tán xa Raman có độ tin cậy cao phù hop với nhu cau học tập

và nghiên cứu trong Trường Đại học Sư phạm Thành phó Hồ Chí Minh, đồng thờiđưa ra một vài kết quả phân tích của một số dung dịch đơn giản dựa vào phương phápphô Raman.

2 Mục đích nghiên cứu:

Xây dựng hệ thiết bị đo phô tán xạ Raman và kiểm tra phổ đặc trưng của một số

hợp chất thường gặp

3 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, quy trình phân tích phổ Raman cho các dung dịch sử

dụng.

Thiết kế và bố trí hệ phân tích phô Raman

Sử dụng hệ phô kế Raman dé phan tich ham luong mot số mudi trong dung dich

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng: hệ phô kế Raman, ham lượng một số mudi trong dung dịch

, ` a £ A ` ` s: 4

Pham vi: xác định ham lượng một sô muôi thường dùng trong đời sông như

NaCl, KCI, bằng hệ phô kế Raman

Š Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu tài liệu.

10

Phương pháp thực nghiệm.

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

6 Cấu trúc khóa luận:

CHUONG I: CƠ SỞ LÝ THUYET CUA PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH PHO

RAMAN

CHƯƠNG 2 BÓ TRÍ THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SÓ LIỆU

CHƯƠNG 3 UNG DỤNG HỆ PHO KE RAMAN DE XÁC ĐỊNH HAM

LƯỢNG MUOI TRONG MOT SO DUNG DỊCH

11

CHUONG 1 CƠ SỞ LÝ THUYET CUA

PHUONG PHAP PHAN TICH PHO RAMAN

1.1 Cơ sở lý thuyết của tán xa Raman:

1.1.1 Sơ lược lịch sử về tán xạ Raman:

| Raman viết cuén “Nhiéu xạ phân tử ánh sáng” dé trình bảy chỉ tiết

1922 cách năng lượng có thê được truyền giữa lượng tử ánh sáng và phân

tử [7]

Ramanathan phát hiện các tia tan xạ mau xanh lục khi cho ánh sáng

Mặt trời (được lọc qua một tắm thủy tinh mau tím) đi qua chất lỏng.

[7]

| K S Krishnan đã quan sat thay hiện tượng tương tự trong khi

nghiên cứu sự tán xạ ánh sáng trong 65 chất lỏng được tinh chế can

thận khác nhau [7]

Raman vả Krishnan đã phát ra hiện ra hiệu ứng Raman trong chât long [7]

Grigory Landsberg va Leonid Mandelstam phat hiện hiệu ứng

Raman trong tinh thé [7]

ứng Raman [7|

1.1.2 Lý thuyết cô điển:

Khi phân tử được đặt trong điện trường (chùm laser), nõ sẽ bị biến đạng đo hạtnhân tích điện dương bị hút về phía cực âm và các điện tử mang điện âm bị hút về

phía cực đương Khi đó phân tử bj phan cực va tạo thành một momen lưỡng cực cam

ứng P

a: hệ số phân cực của phân tử

Dac biệt, đối với những phân tử hoàn toàn đối xứng có cùng nguyên tử cũng sẽ bị

Ngoài ra, ta có thẻ thấy, để tán xạ Raman xảy ra:

6) +0

Nghĩa là độ phân cực của phân tử phải thay đôi trong quá trình rung động [8]

1.1.3 Lý thuyết lượng tử:

Hiệu ứng Raman là sự thay đôi tần số của ánh sáng tán xạ khi chiều photon vào

các phân tử Các nguyên tử kết hợp với nhau và tạo thành phân tử, chúng liên kết vớinhau thành các liên kết hóa học Tuy nhiên, ở trạng thái cơ bản, những nguyên tửkhông bao giờ ngừng chuyên động, dẫn đến các liên kết hóa học giữa chúng cũngrung động theo Nhà Vật lí nỗi tiếng Erwin Schrodinger phát hiện ra rang, năng lượngcủa những rung động này nằm ở các trạng thái tách biệt nhất định, chúng rời rạc vàkhông liên tục Nếu ánh sáng có tần số v, được chiều vào một phân tử và truyền năng lượng cho phân tử đó, nó sẽ hấp thụ năng lượng từ photon và chuyên từ trạng thái cơ

bản sang trạng thái ảo Mức năng lượng của trạng thái ảo thường lớn hơn nhiều so với lượng từ rung động và không băng với một mức năng lượng thực nào cả, nó chí

tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn, sau đó lại lập tức trở về các mức năng lượngthấp hơn, đồng thời phát ra bức xạ tương ứng Phân tử ở trạng thái ảo phần lớn sẽ trởlại trạng thái cơ bản ban đầu đồng thời phát ra bức xạ cùng tần số với ánh sáng kích

thích, hiện tượng này được gọi là tán xạ Rayleieh.

Hiện tượng còn lại xảy ra khi các phân tử hấp thụ một phần năng lượng từ photon

tới, tương ứng với độ chênh lệch giữa mức năng lượng rung động và mức năng lượng

cơ bản, đo đó từ trạng thái ảo, các phân tử này không trở về trạng thái cơ bản ban đầu

mà đi đến những trạng thái kích thích khác, đồng thời phát ra bức xạ có tần số nhỏ hơn với tan số của ánh sáng kích thích, và cứ như vậy, tán xa Raman xảy ra.

Tán xạ Raman với bức xạ phát ra có tần số nhỏ hơn tan số ánh sáng kích thích cònđược gọi là tán xạ Stokes Một trường hợp khác xảy ra đồng thời với hai hiện tượngtrên, tuy nhiên tan số của ánh sáng mà nó phát ra lại lớn hon so với tần số của ánh

sáng kích thích, trường hợp này là một loại khác của tán xạ Raman và được biết đến

14

với tên gọi là tán xạ đối Stokes Tan xạ đối Stokes xay ra khi phân tử ban đầu đang ở

trong một trạng thái kích thích, nó nhận năng lượng từ photon và chuyển lên mứcnăng lượng ảo cao hơn, và từ trạng thái ảo cao hơn đó, nó sẽ ngay lập tức trở về trạngthái cơ bản, đồng thời truyền cho photon phát ra một phần năng lượng của nó, cho nên bức xạ phát ra có tần số lớn hơn tân số của ánh sáng kích thích ban đầu Tuynhiên ở điều kiện nhiệt độ phòng, phần lớn phân tử được tìm thấy đều ở trạng thái cơbản, cho nên cường độ của tán xạ Stokes sẽ lớn hơn so với cường độ của tấn xạ đốiStokes, va đo đó tán xa Stokes là tán xạ Raman phô biến nhất được đo bằng các thiết

bị Raman ngày nay [8]

Tan xa Reyleigh Tan xa 4 3

dan héi Stokes See

Raman

(không đàn hỏi)

Hình 1.1 Tan xa Rayleigh, Stokes và đối Stokes [9]

1.2 Chuyén đôi thang do:

Đôi thang đo từ Wavelength thành Raman Shift theo công thức:

Trong đó:

Aw là Raman Shift hay còn gọi là độ chênh lệch số sóng (cm")

Ataser là bước sóng của nguồn laser (nm)

A là bước sóng của ánh sáng tán xạ (nm).

Sw là độ phân giải Raman (cm).

Raman Shift là một đại lượng tỉ lệ với mức chênh lệch năng lượng giữa trạng thái

kích thích và trạng thai co ban, đây là một đại lượng có giá trị nhất định, với việcchuyên qua thang đo nay, két qua cua thi nghiệm sẽ không bị phụ thuộc vào bướcsóng của ánh sáng nguồn

1.3 Hệ phổ kế Raman:

Tán xạ Raman là hiện tượng dựa trên sự rung động của các liên kết phân tử, mỗiliên kết phân tử lại có tần số rung động khác nhau, mà mỗi chat lại là sự kết hợp củarat nhiều phân tử, cho nên mỗi hình anh quan sát được từ pho Raman đều đặc trưng

ach ˆ 3X ca" £

cho “dau vân tay” của mỗi chat.

Tuy nhiên, đây là một quá trình yếu, chỉ có 1 trong 10° photon sẽ bị tán xạ Raman,

va dé có thé thu được hinh anh của phô tan xạ nay, chúng ta can bốn bộ phan chínhnhư sau: Nguồn laser, bộ lọc quang pho, cách tử và một máy đò CCD Đầu tiên, tabắn chùm tia laser vào mẫu, tai mẫu sẽ xay ra phan lớn tán xạ Rayleigh cùng với một phần nhỏ của tán xa Raman, và dé có thé thu được phô Raman, chúng ta cho chùm tia tán xạ qua bộ lọc quang phô, tác dụng của bộ lọc quang nay là chí cho phép tan xạ

Raman đi qua và phan xạ ánh sang của tán xa Rayleigh Sau khi thu được tan xạ

Raman, chúng sẽ tiếp tục đi qua cách tử, giống với lăng kính, cách tử sẽ tách chùm

tia tới thành những tia đơn sắc với các bước sóng khác nhau và theo những hướngkhác nhau Cudi cùng, các tia đơn sắc này sẽ rơi vào những vị trí riêng biệt trên máy

Các đỉnh trong phố Raman rat hẹp, giúp nâng cao tính đặc hiệu và tính chon lọc.

Do đó, Raman là một lựa chọn rat tốt cho việc lam sáng tỏ cấu trúc của các phân tử,

17

bao gồm cả khả năng kết nối và độ bão hòa Các định đặc trưng trong phô Raman cóthẻ được sử dụng dé phân biệt các chất đồng phân hoặc các chất khác nhau bởi mộtnhóm chức năng duy nhất Ngoài ra, có thé dựa vào cường độ trong phô Raman déxác định định lượng về nông độ của mẫu.

Với những lợi ích như phân tích không phá hủy mẫu không cần tiếp xúc mẫu vả

có khả năng xuyên bao bì, thu thập đừ liệu nhanh chóng, Raman đưa khả năng

phân tích hóa học ra khỏi phòng thí nghiệm va cung cấp kha nang nhận dang tức thờicác vật liệu ngay tại những nơi cần thiết như: các cơ sở sản xuất thực phẩm, bao tang

hoặc thậm chí ở biên giới.

1.5 Anh hướng của NaCl đến cấu trúc của nước:

Trong bai viết này, chúng ta sẽ nghiên cứu phô Raman về ảnh hưởng của NaC]hòa tan đến cau trúc của nước Đối với nước ở nhiệt độ 293 K, vùng trải đài OH củaphô Raman có thé được tách thành năm dai phụ DAA-OH, DDAA-OH DA-OH,

DDA-OH, va OH tự do tương ứng với các vị trí 3014, 3226, 3432, 3572 và 3636

Khi NaCl hòa tan trong nước, các phân tử nước tạo thành vỏ hydrat hóa xung

quanh các ion Na + va Cl- Do đó, Na + và Cl- hòa tan chắc chắn ảnh hưởng đếncầu trúc nước và gây ra những thay đổi quang phố Do sự khác biệt rõ ràng giữa Na

+ và Cl-, ảnh hưởng của các ion này đối với cấu trúc nước sẽ khác nhau Tuy nhiên,

các tác giả khác nhau đã đưa ra những cách giải thích mâu thuẫn Theo các nghiêncứu XAS (X-ray Absorption Spectra) về các giải pháp NaCl, KCI và AICla, kết luậnrằng các anion không ảnh hưởng đến cau trúc điện tử của các phân tử nước va nhữngthay đôi trong quang phô XAS là do sự tô chức lại liên kết H giữa các phân tử nướcgần cation Gần đây, nghiên cứu của Waluyo [17] đã chứng minh rằng Na + làm suyyếu liên kết hydro của các phân tử nước trong vùng lân cận của nó và ảnh hưởng củaCI- thực sự có thé nhỏ Mặt khác, các nghiên cứu XAS của Cappa [18] đề xuất ring

sự thay đôi quang phô XAS là do nhiễu loạn điện tử trực tiếp bởi các anion trên các phân tử nước xung quanh trong khi các cation đơn trị không có ảnh hưởng đáng kếđến cấu trúc của nước Trên thực tế, nếu tác dụng của các ion halogen là chính đối

với các dung dich, tác dung của chúng phải theo thứ tự F= > Cl= > Bre > I = Tuy

nhiên, sự thay đôi quang phô Raman của dung dich natri halogen | M chỉ ra rằng các

hành động phá vỡ theo thứ tự F— < Cl- < Br- < I— Do đó, có thé suy ra rằng ảnh

hưởng của NaCl hòa tan đối với nước long có thé được xác định chủ yêu bởi sự tươngtác giữa Na+ và các phân tử nước Nông độ dung dịch càng cao, cường độ trong vùng

3345 — 3625 cm! càng tăng lên, trong khi đó cường độ trong vùng < 3345 em”? và

vùng > 3625 em” lại bị giảm [12]

1.6 Hiện tượng huỳnh quang trong phố Raman:

Một vấn dé nghiêm trọng trong hau hết các ứng dụng của quang phô Raman làhiện tượng huỳnh quang Với cường độ rat mạnh của ánh sáng huỳnh quang phát ra,

nó có thê che giau các tín hiệu Raman yếu hơn nhiều [14]

Huỳnh quang là su phát xạ anh sang từ các trạng thái kích thích điện tử [15] Hiện

tượng nay xay ra có kết quả tương đông với tán xạ Stokes Vì là một hiện tượng quang

~ phát quang, vẫn dé này càng xảy ra nghiêm trọng hơn khi ánh sáng nhìn thay được

sử dụng lam ánh sáng kích thích Tín hiệu mạnh của quang phd huỳnh quang ánh

19

hưởng trực tiếp đến độ chính xác của các phép đo Raman, một phương pháp đơn giản

có thê sử dụng là dùng ánh sáng có bước sóng gan vùng hồng ngoại lam nguồn kíchthích, trong trường hợp đó nang lượng kích thích thường không đủ dé kích thích

huỳnh quang mạnh, do đó, các phân tử sẽ phát ra it huỳnh quang hơn so với trường

hợp sử dụng ánh sáng kích thích ở bước sóng ngắn hơn [ 14]

Một vài phương pháp khắc phục huỳnh quang khác có thé ké đến như:

© Đối với huỳnh quang do tap chất trong mẫu gây ra, có thé ding nguồn laser

công suất cao chiếu vào mẫu với thời gian dài, từ đó có thẻ loại bỏ các tạpchất phát quang

© Ding kỹ thuật tạo xung laser dé kích thích mẫu với thời gian tồn tại của một

xung là rat nhỏ (10°? — 103s) so với thời gian xảy ra hiện tượng huỳnh

quang (103s)

20

CHƯƠNG 2 BO TRI THUC NGHIỆM VA XU LY

SO LIEU

2.1 Dung cu thi nghiém:

Dựa vào nguyên lý hoạt động của phô kế Raman, chúng ta có thé chế tạo bộ thinghiệm gom các thiết bị sau:

a Nguon laser bán dan

Hình 2.1 Nguồn laser bán dan

Hiệu suất tán xa Raman ti lệ nghịch với lũy thừa bậc 4 của bước sóng ánh sáng

kích thích Do đó các laser có bước sóng kích thích thấp hơn tạo ra tin hiệu Ramantốt hon [13] Ở đây chúng tôi sử dụng laser màu xanh lá cây (có bước sóng 532 nm),

chí phí thấp và sẵn có.

Nguồn laser bán dẫn có hình dạng thực tế với thông số kĩ thuật:

« Bước sóng: 532nm

« - Công suất nguồn: 200 mW

« Dién áp đầu vào: 12V

* Nguy hiểm: Tia laser là mỗi nguy hiểm tiềm ân nêu không được xử lý đúngcách, nó có thé gây ton thương mắt ngay lập tức Cần tránh nhìn trực tiếp vào tialaser hoặc từ các đồ vật phản chiếu.

b Buông do:

21