Máy quang phổ tử ngoại khả kiến (Ultra Violet - Visibility Spectrum hay UV - VIS) được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa học, sinh học, công nghệ thực phẩm, đồ uống cũng như môi trường.
Máy quang phổ UV - VIS vận hành trên cơ sở đo độ hấp thụ ánh sáng đặc trưng cũng như độ truyền quang ở các bước sóng khác nhau, nhờ đó kết quả thu được nhanh và chính xác, đặc biệt là việc ứng dụng thiết bị trong ngành đồ uống để xác định thành phần vi lượng cũng như các chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm.
Trong lĩnh vực công nghệ sản xuất bia, máy quang phổ UV - VIS được ứng dụng để xác định độ màu của nguyên liệu cũng như bia thành phẩm, thành phần đạm amin, đường khử, hàm lượng â-glucan, polyphenol, hàm lượng chất đắng và diacetyl... Ngoài ra, người ta còn sử dụng phương pháp so màu trong phân tích các kim loại nặng như Cr, As, Zn, Al, Hg,...
Tính năng hoạt động:
Máy quang phổ UV - VIS là thiết bị có thể sử dụng để kiểm tra các chỉ tiêu hoá học trong các mẫu nước có kết quả phân tích nhanh, cho phép sử dụng các loại hóa chất và thuốc thử thông dụng và sẵn có ở Việt Nam.
Đặc biệt, hiện nay trên thế giới cũng như Việt Nam đang sử dụng phổ biến máy quang phổ UV - VIS model U - 1900 và U - 2900. Đây là thiết bị hoạt động có độ ổn định cao, giá thành rất hợp lý, giao diện phần mềm thân thiện dễ sử dụng.
Phần mềm cơ bản
Đo độ hấp thụ, độ truyền quang hoặc đo nồng độ với hệ số nồng độ hay hệ số nồng độ chuẩn như μg/ml, mg/ml, g/l, ppb, ppm, %, IU, mM/l, M/l hoặc các giá trị nồng độ khác có thể đưa vào qua bàn phím, hiển thị liên tục giá trị đo không cần nhấm phím đọc.
Chức năng định lượng
Thiết lập hoặc lưu trữ các cách tính hiệu chuẩn để đo nồng độ mẫu chưa biết. Có thể dùng đến 10 dung dịch chuẩn để xác định đường cong chuẩn.
Chức năng quét
Quét phổ của mẫu tại bất kỳ khoảng bước sóng nào với việc lựa chọn tốc độ quét và lượng dữ liệu đo. Tốc độ quét có thể lựa chọn phù hợp từ 100nm đến 3600nm/phút; Bước sóng quét sẽ được quét từ bước sóng cao đến bước sóng thấp. Do vậy, thiết bị đợi bước sóng cao, cách này làm giảm nhiễu, tăng độ nhạy của thiết bị; Việc điều khiển chính xác kính lọc và đổi đèn làm tăng hiệu quả quét.
Biểu đồ quét của máy quang phổ tử ngoại khả kiến
Chức năng DNA/Protein
Tính toán nồng độ và độ tinh khiết DNA. Tỷ lệ tại các bước sóng đo khác nhau. Tỉ lệ tại các bước sóng 260nm/280nm hoặc 260nm/230nm và có thể trừ đi độ hấp thụ tại bước sóng 320nm. Các bước sóng khác và hệ số có thể thêm vào.
Chức năng đo đa bước sóng:
Đo đa bước sóng để phân tích và xác định các thành phần trong hỗn hợp như phân tích màu của bia.
Ứng dụng máy quang phổ UV - VIS trong phân tích. Xác định hàm lượng mangan tổng.
2.2.4 Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS):
ICP-MS đã được phát triển lần đầu tiên cách đây hơn 30 năm, một số kỹ thuật cũ vẫn được một số phòng thí nghiệm . Từ góc độ phòng thí nghiệm, có lẽ ưu điểm
quan trọng nhất của ICP-MS là khả năng đa phần tử, cho phép nhiều phần tử được đo đồng thời trong một phân tích duy nhất.. Cùng với thời gian phân tích ngắn và chuẩn bị mẫu đơn giản, ICP-MS mang lại cơ hội cho thông lượng mẫu rất cao trong phòng thí nghiệm. Các thiết bị ICP-MS khá đắt và chi phí này có thể bị cấm đối với các phòng thí nghiệm. Đối với phòng thí nghiệm khối lượng thấp, có thể tiết kiệm hơn nếu mua dụng cụ lò nung bằng than chì, trong khi ICP-MS tiết kiệm chi phí hơn cho phòng thí nghiệm khối lượng lớn.
Thuật ngữ ICP (Inductively Coupled Plasma) dùng để chỉ ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát Radio Frequency Power (RFP). Ngọn lửa plasma có nhiệt độ rất cao có tác dụng chuyển các nguyên tố trong mẫu cần phân tích thành dạng ion.
MS (Mass Spectrometry) là phép ghi phổ theo số khối hay chính xác hơn là theo tỷ số giữa số khối và điện tích (m/Z).
Phương pháp phân tích này dựa trên các nguyên tắc của sự bay hơi, phân tách, ion hóa của các nguyên tố hóa học khi chúng được đưa vào môi trường plasma có nhiệt độ cao. Sau đó các ion này được phân tách ra khỏi nhau theo tỷ số khối lượng / điện tích (m/z) của chúng, bằng thiết bị phân tích khối lượng có từ tính và độ phân giải cao phát hiện, khuyếch đại tín hiệu và đếm bằng thiết bị điện tử kĩ thuật số.
Dưới tác dụng của nguồn ICP, các phân tử trong mẫu phân tích được phân li thành các nguyên tử tự do ở trạng thái hơi. Các phần tử này khi tồn tại trong môi trường kích thích phổ ICP năng lượng cao sẽ bị ion hóa, tạo ra đám hơi ion của chất mẫu (thường có điện tích +1). Nếu dẫn dòng ion đó vào buồng phân cực để phân giải chúng theo số khối (m/Z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích và được phát hiện nhờ các detector thích hợp.
- Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:
Hóa hơi: MnXm(r) Mnxm(k)
Phân li: MnXm(k) nM(k) + mX(k)
- Thu toàn bộ đám hơi ion của mẫu, lọc và phân ly chúng thành phổ nhờ hệ thống phân giải khối theo số khối của ion, phát hiện chúng bằng detector, ghi lại phổ.
- Đánh giá định tính, định lượng phổ thu được.
Như vậy thực chất phổ ICP - MS là phổ của các nguyên tử ở trạng thái khí tự do đã bị ion hóa trong nguồn năng lượng cao tần ICP theo số khối các chất.
Ưu điểm của phương pháp phân tích bằng ICP-MSA
Phép đo phổ ICP - MS là một kỹ thuật mới, ra đời cách đây không lâu nhưng được phát triển rất nhanh và sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như :quá trình sản xuất nhiên liệu hạt nhân, xác định đồng vị phóng xạ, nước làm lạnh sơ cấp trong ngành hạt nhân (chiếm tỷ trọng 5%); phân tích nước uống, nước biển, nước bề mặt, đất, bùn, đất hoang, phân tích định dạng Hg, As, Pb và Sn trong nghiên cứu và bảo vệ môi trường (48%); quá trình hoá học, chất nhiễm bẩn trong Si Wafers trong công nghiệp sản xuất chất bán dẫn (33%); máu, tóc, huyết thanh, nước tiểu, mô trong y tế (6%); đất, đá, trầm tích, nghiên cứu đồng vị phóng xạ trong địa chất ( 2%); hoá chất (4%); dấu vết đạn, đặc trưng vật liệu, nguồn gốc, chất độc trong khoa học hình sự (1%) và phân tích thực phẩm (1%)...
Hình 1: Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực Ưu điểm phép đo phổ ICP- MS:
- Nguồn ICP là nguồn năng lượng kích thích phổ có năng lượng cao, nó cho phép phân tích hơn 70 nguyên tố từ Li – U và có thể xác định đồng thời chúng với độ nhạy và độ chọn lọc rất cao (giới hạn phát hiện từ ppb-ppt đối với tất cả các nguyên tố).
- Khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần phải dùng mẫu chuẩn mà vẫn đạt độ chính xác cao; có thể phân tích các đồng vị và tỷ lệ của chúng.
- Tuy có độ nhạy cao nhưng nguồn ICP lại là nguồn kích thích phổ rất ổn định, nên phép đo ICP - MS có độ lặp lại cao và sai số rất nhỏ.
- Phổ ICP - MS ít vạch hơn phổ ICP - AES nên có độ chọn lọc cao, ảnh hưởng thành phần nền hầu như ít xuất hiện, nếu có thì cũng rất nhỏ, dễ loại trừ.
- Vùng tuyến tính trong phép đo ICP - MS rộng hơn hẳn các kỹ thuật phân tích khác, có thể gấp hàng trăm lần và khả năng phân tích bán định lượng rất tốt do không cần dùng mẫu chuẩn mà vẫn cho kết quả tương đối chính xác.
- Ngoài ra ICP-MS còn được sử dụng như là một detector cho LC, CE, GC...
Với nhiều ưu điểm vượt trội, kỹ thuật phân tích ICP - MS được ứng dụng rộng rãi để phân tích nhiều đối tượng khác nhau đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi trường...