Báo cáo tiểu luận: Ứng dụng phương pháp huỳnh quang trong khoa học và kỹ thuật potx

GVHD: Phạm Nguyễn Thành Vinh SVTH: Phan Hoàng Chinh Phạm Văn Nhân Nguyễn Văn Duẫn Nguyễn Công Điền Nội Dung Chính • Xác Định Nguy Hại Và Ngun Tố Vi Lương Thiết Yếu Trong Môi Trường Và Vật Liệu Sinh Học • Phân Tích Dấu Vết Ngun Tố, Xác Định Tính Xác Thực Và Kiểm Tra Độ Tinh Khiết Của Các Mẫu Dược Phẩm • Các Ứng Dụng Khác Xác Định Nguy Hại Và Nguyên Tố Vi Lương Thiết Yếu Trong Môi Trường Và Vật Liệu Sinh Học Mẫu EDXRF sec.target TXRF PXRF μXRF μCT Mẫu Sinh học Gạo   Xương người Mẫu Mơi trường Đất Khí hạt nhân ngưng tụ Trang   Đất bị ô nhiễm uranium    Các phổ kế sử dụng điều kiện đo Phổ kế EDXRF với bia thứ cấp Hệ thống thứ máy thương mại bao gồm cực dương Pd, ống tia X (300W), năm bia thứ cấp ( , HOPG), detector Si(Li) ( FWHM =150eV / Al2O3 , Co, Mo, Pd 5.9keV, vùng kích hoạt ,cửa sổ Be 8μm) Việc đo lường thực chân 20mm gian phân tích mẫu 1800s ( bao gồm khơng, thời thời gian đo với tất năm bia) ống HV cài đặt tùy thuộc vào bia thứ cấp, thông số sau: 52,5kV/ ,30kV/Co , 30kV/Mo , 44kV/Pd 15kV/HOPG Al2O3 Trang Hệ thống thứ hai quang phổ kế EDXRF sec.target Quang phổ kế bao gồm cực dương Mo, ống tia X (3000W), bia thứ cấp Mo, detector Si(Li) ( FWHM=170eV /5.9keV, vùng kích hoạt , cửa sổ Be 8μm) kèm với điện tử NIM, kết nối với 30mm hệ thống máy phân tích biên độ đa kênh (MCA) dựa máy tính Các phép đo thực chân không, thời gian đo mẫu 10000s Điều kiện hoạt động ống 45kV/40mA Trang Quang phổ kế TXRF Quang phổ kế TXRF bao gồm buồng chân không gắn với ống tia X (3000W), cực dương Mo Buồng trang bị động giới hạn phản xạ giới hóa giai đoạn mẫu cho phép điều khiển từ xa góc lướt qua Phổ tia X thu nhận detector Si(Li) ( FWHM = 170eV / 5.9keV, vùng kích hoạt , cửa sổ Be 8μm) Sự điều khiển góc tới hạn thu thập liệu 30mm thực hiên điều khiển máy tính chạy phần mềm SPECTOR Ống tia X hoạt động 45kV/40mA thời gian đo mẫu khoảng 100-500s Trang Quang phổ kế PXRF Trang Quang phổ kế sử Hộp đựng mẫutrực tiếp dụng Lá mẫuHộp đựng nguồn cũngchắn thể nhựa đất có phân tích mẫu bột chì quay lỏng đựng ly nhựa TốiNguồn Cd-109 hình đa ba nguồn ( Fe-55, Cd-109, Am-241) cóvành khuyên thể lắp đặt bánh xe quay vòng cho mẫu liên Nguồn Fe-56 tục vành khuyên thích Các kết thu hình bị kích cách sử dụng nguồn đồng vị phóng xạ CdKhung 109tảnđỡ detector độ 925MBq để kích thích xạ có hoạt nhiệt huỳnh quang tia X Phổ tia X thu nhận detector photodiode Si-PIN cung cấp acquy hoạt động tích hợp lượng/ khuếch đại gắn với acquy hoạt động Dữ liệuNguồn cungthập kiểm soát thu cấp máy tính Quang phổ kế μXRF/μCT Một quang phổ kế quét chùm vi mô bao gồm ống tia X lượng cao gắn với mao mạch quang học phát chùm tia X chuẩn trực tốt Các chùm chỗ có kích thước đường chéo nhỏ, FWHM – đo lường bề mặt mẫu khoảng 12μm Các ống anode khác dễ dàng cài đặt cho phép tối ưu hóa điều kiện kích thích Các mẫu gắn phía trước chùm giai đoạn giới hóa mẫu Độ xác vị trí mẫu vào khoảng 1-2μm Trang Hệ thống trang bị hai detector, detector Si(Li) ( FWHM = 160eV / 5.9keV, vùng kích hoạt 80mm2 , cửa sổ Be 8μm) detector SD ( FWHM = 170eV / 5,9 keV, vùng hoạt động 2mm2 , cửa sổ Be 8μm ) Sự quét thu thập liệu điều khiển máy tính chạy phần mềm SPECTOR Các tính thuận lợi hệ thống so với ống tia X khác dựa quang phổ kế chùm vi mơ, có hai detector hoạt động đồng thời Detector Si(Li) ghi nhận phổ huỳnh quang tia X mẫu detector SD hoạt động thời gian hình thành đỉnh 0,25μs, đo lường trực tiếp chùm chuyển đổi thông qua mẫu phân tích Cùng với cổng khuếch đại tích hợp ADC nhanh, detector SD hoạt động với tốc độ đếm 105cps Trang Chuẩn bị mẫu Mẫu Không có chuẩn bị (PXRF,EDXRF) Các dạng (PXRF,μXRF, μCT ) Dạng viên ( EDXRF) Hòa tan ( TXRF ) Mẫu sinh học Gạo Viên, khơng có chất kết dính Xương người Đơng khơ Mẫu mơi trường Đất Trực tiếp, chỗ Khơng khí hạt nhân ngưng tụ Trực tiếp lọc Đất bị nhiễm Uranium Trang Bột Viên, có khơng có chất kết dính Hịa tan vào dung dịch có chứa Cobalt Gửi Mẫu môi trường Nồng độ xác định Phổ kế EDXRF thương mại sử dụng để xác định có mặt nguyên tố đất, biển trầm tích Nồng độ nhóm ngun tố xác định là: Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Sn, Cs, I, Ba, La, Ce, Pb, Th, U Mẫu môi trường phân tích phổ kế EDXRF Mối tương quan nồng độ xác định nồng độ cho trình bày hình Kết trình bày hình thu từ việc đo mẫu _ Đường làm độ dốc = 1.06 IAEA-Soil-7, CERAMIC-1khớp,SARM 69 mẫu … Đường lí tưởng, độ dốc = Penrhyn Slate Nồng độ cho ( g.g-1 ) Trang 11 Mẫu khí hạt nhân ngưng tụ Mẫu thơ Mẫu tinh khiết Năng lượng ( keV) Trang 12 Nồng độ nguyên tố khơng khí thu phổ kế TXRF Phổ tia X khí hạt nhân ngưng tụ thu với phổ kế EDXRF phổ kế phân tích Khí hạt nhânphổ kế TXRF ( sau hịamẫu khơng ( EDXRF trực tiếp) ngưng tụ chọn tan) khí lưỡng phân Mẫu đất nhiễm Uranium Kĩ thuật μXRF ứng dụng để xác định hạt Uranium giàu đất bị ô nhiễm Các kết khu vực quét ( 2.5mm x 1.5mm/ 251 bước x 251 bước; kích thước bước: dx = 10 μm, dy = 6μm, thời gian đo điểm ảnh t = 5s tín hiệu huỳnh quang, t = 2s tín hiệu truyền) trình bày hình Trang 13 Ứng Dụng Trong Phân Tích Dấu Vết Nguyên Tố, Xác Định Tính Xác Thực Và Kiểm Tra Độ Tinh Khiết Của Các Mẫu Dược Phẩm Trang 14 Các loại thuốc sau phân tích: - Aspirin 500mg, Bayer AG,Đức -Aspirin + C(viên sủi bọt), Bayer AG, Đức -ASA 100mg, Hexal AG , Đức -ASA, Ratiopharm GmbH , Đức -“Aspirin”, không tên, Mỹ Phổ kế trang bị ống Mo (37W) detector Xflash Silicon Drift Mẫu đo 30mm điện áp cao 50 kV, 750 μA cho 1000 s Trang 15 Chuẩn bị mẫu Tất mẫu nghiền tay cối đá mã não để có hạt có kích thước nhỏ 75μm Một phân tích định tính thực cách cân lượng mẫu bột khoảng 60 mg đặt mẫu vào chén nhựa Đối với chuẩn bị bùn than, 2,5 ml có 1% nước dung dịch Triton X100 thêm vào Triton X100 chất tẩy rửa thông thường để điều chỉnh độ nhớt dung dịch Ứng dụng chuẩn bị bùn than phân tích TXRF, giúp tăng cường chất lượng mẫu Sau đồng triệt để, 10 ml bùn than đặt mẫu kính thạch anh, mẫu sấy khơ bình khử ẩm sau đem đo Trang 16 Định lượng liệu đo TXRF thực phương pháp chuẩn hóa bên Vì mục đích này, bùn than chuẩn bị giống phân tích định tính Như nội tiêu chuẩn khoảng 30 ml 100mg /l dung dịch Se thêm vào Sau đồng nhất, 10μl bùn than chiết suất pi-pét lên mẫu kính thạch anh , mẫu sấy khơ bình khử ẩm đo điều kiện với mẫu định tính Đối với kiểm tra nhiễm, khoảng 60mg NaCl (p.A, As < 0,4 mg/Kg) hòa tan 1ml nước siêu tinh khiết trộn với dung dịch As để đạt nồng độ cuối khoảng từ đến 4mg/Kg Trang 17 Kiểm traKết xác thực ASA tính Quả P, Ni, Cu Sr có mặt Aspirin “ khơng tên” ; V, Cr, As Se có mặt mẫu Hexal Các nguyên tố Cl, K, Ca, Fe, Zn Pb cho thấy khác biệt lớn tất loại thuốc Tất giá trị mg/kg Sự khác nồng độ nguyên tố năm loại thuốc Trang 18 Kiểm tra độ tinh khiết Natri clorua Nồng độ As đo Trong NaCl Việc đo nồng độ NaCl cho thấy tương quan tốt với nồng độ As trộn vào (R2 = 0,9972 , hình ) Hơn nữa, phép đo có mặt khoảng 0,2 mg/kg As thuốc thử phù hợp với giá trị quy định < 0,4 mg / kg Trang 19 Nồng độ As trộn vào ( mg/kg) Những giới hạn phát cho tất phép đo thể bảng Trong tất dung dịch kiểm tra giới hạn phát As 0,1 mg / kg Nồng độ As Giới hạn thêm vào phát 0.067 0.066 Trang 20 0.089 0.054 Trung bình 0.069 Các Ứng Dụng Khác ảnh Trong phân tích hình Phổ kế μXRF phân tích hình ảnh viết tay cổ đại Nepal xác định bột màu bao gồm: đỏ son (HgS), diachlon (Pb3O4), đồng cacbonat vàng Bản chất X-quang cho phép xác định đặc điểm khơng thể nhìn thấy mắt nghiên cứu, thảo có lớp vàng mạ crôm (PbCrO4) Thành phần nguyên tố viết tay cổ đại Nepal Trang 21 Trong pháp y • Kỹ thuật μXRF nhằm phát muối mồ hôi người - vốn tạo nên đường viền dấu vân tay Nếu dấu vân tay lưu lại đủ lượng muối, máy nhận dạng mà khơng cần can thiệp vào mẫu • Kỹ thuật xác định chất ngón tay bị phủ mỹ phẩm, đất, nước bọt kem chống nắng - chất ô nhiễm làm xác phương pháp điều tra tội phạm truyền thống Một số hình ảnh dấu vân tay • Phương pháp có đượcthu dấu vân tay chất liệu thể phát μXPF khác nhau, giấy, gỗ, da thuộc, plastic chí da người Nó có ích việc nhận dạng vân tay trẻ em, đối tượng có dầu da Trang 22 Ưu Điểm Và Nhược Điểm  Ưu điểm: Huỳnh quang tia X thích hợp cho việc phân tích có liên quan đến: - Phân tích số lượng lớn ngun tố hóa học (Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K, P) đá trầm tích - Phân tích số lượng lớn nguyên tố vi lượng (> ppm; Ba, Ce, Co, Cr, Cu, Ga, La, Nb, Ni, Rb, Sc, Sr, Rh, U, V, Y, Zr, Zn) đá trầm tích Trang 23  Nhược điểm: Trong lý thuyết XRF có khả phát tia X phát từ hầu hết tất yếu tố, tùy thuộc vào bước sóng cường độ tia X Tuy nhiên : - Trong thực tế, phổ kế thương mại hạn chế khả đo xác nguyên tố có Z