2.4.1.1 Nghiên cứu bước sĩng hấp thụ
Mỗi loại nguyên tử của một nguyên tố hĩa học chỉ cĩ thể hấp thụ những bức xạ cĩ bước sĩng mà chính nĩ cĩ thể phát ra trong quá trình phát xạ. Nhưng thực tế khơng phải mỗi loại nguyên tử cĩ thể hấp thụ được tất cả các bức xạ mà
nĩ phát ra, quá trình hấp thụ chỉ tốt và nhạy chủ yếu đối với các vạch nhạy (vạch đặc trưng). Đối với một nguyên tố vạch phổ nào cĩ khả năng hấp thụ càng mạnh thì phép đo đĩ cĩ độ nhạy càng cao.
Đồng thời mỗi vạch phổ cĩ thể cĩ nhiều nguyên tố khác nhau trong mẫu. Những vạch phổ này gần với vạch phổ của nguyên tố phân tích nên chúng cĩ thể chen lấn gây nhiễu tới vạch phổ của nguyên tố phân tích làm cho việc đo cường độ vạch phân tích khĩ khăn và thiếu chính xác.
Vì vậy đặc trưng của các vạch phổ phải thỏa mãn một số điều kiện sau: - Khơng bị các vạch khác chen lấn gây nhiễu hay trùng lặp .
- Cĩ bước sĩng chính xác.
- Cường độ vạch phổ hấp thụ phải phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C trong khoảng nhất định.
Đối với chì cĩ các vạch phổ đặc trưng sau:
Bảng 2.1: Vạch phổ đặc trưng của chì TT Vạch phổ (nm) Độ nhạy (theo thang 10) Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S/N) 1 217,0 10,0 1,0 2 283,3 3,9 0,43 3 261,4 0,2 0,35 4 202,2 0,1 1,8
Chì cĩ 4 vạch phổ với độ nhạy và độ nhiễu khác nhau, vạch phổ 217,0(nm) cĩ độ nhạy cao nhất tuy nhiên tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu lại lớn hơn so với vạch phổ 283,3(nm). Vạch phổ cĩ tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu thấp nhất là vạch phổ 261,4(nm) nhưng vạch phổ này lại cĩ độ nhạy thấp (thấp hơn vạch 217,0 nm đến 50 lần).
2.4.1.2 Nghiên cứu khe đo
Theo nguyên tắc hoạt động của hệ thống đơn sắc trong máy quang phổ hấp thụ nguyên tử, chùm tia phát xạ cộng hưởng của nguyên tố cần nghiên cứu
hướng vào khe đo của máy, được chuẩn trực, phân ly. Sau đĩ chỉ một vạch phổ cần đo được chọn và hướng vào khe đo để tác dụng vào nhân quang điện để phát hiện xác định cường độ của vạch phổ.
Khe đo cĩ ảnh hưởng tới độ nhạy và vùng tuyến tính của phép đo. Để vạch phổ đo khơng bị chen lẫn với các vạch phổ khác khe đo phải khơng được quá rộng. Mặt khác nếu khe đo quá hẹp thì tín hiệu phổ khơng ổn định, độ lặp lại kém.
2.4.1.3 Nghiên cứu nguồn sáng, cường độ đèn catot rỗng
Trong nghiên cứu này chúng tơi sử dụng nguồn sáng là đèn catot rỗng (HCL). Đèn catot rỗng là nguồn bức xạ cộng hưởng. Hoạt động của đèn là sự phát ra tia cĩ bức xạ đặc trưng trong mơi trường khí kém (mơi trường khí Heli). Khi đèn làm việc, catot được nung nĩng đỏ, giữa catot và anot xảy ra sự phĩng điện liên tục, nhờ vậy một số phân tử khí trơ trong đèn bị ion hĩa. Các ion vừa sinh ra sẽ tấn cơng vào catot làm bề mặt catot bị hĩa hơi và trở thành những nguyên từ kim loại tự do. Khi đĩ dưới tác dụng của nhiệt độ trong đèn đang được nung nĩng đỏ, các nguyên tử kim loại này sẽ được kích thích và phát ra phổ phát xạ của nĩ. Đĩ chính là vạch phổ của kim loại làm catot. Chùm tia phát xạ này chính là nguồn tia đơn sắc chiếu qua mơi trường hấp thụ để thực hiện phép đo AAS.
Đèn HCL làm việc tại mỗi chế độ dịng nhất định sẽ cho chùm phát xạ cĩ cường độ nhất định. Cường độ làm việc của đèn HCL cĩ ảnh hưởng tới cường độ hấp thụ của vạch phổ. Dịng điện làm việc đèn HCL của mỗi nguyên tố là khác nhau. Mỗi đèn HCL cĩ dịng giới hạn cực đại Imax được ghi trên vỏ đèn. Theo lý thuyết và thực nghiệm phân tích phổ hấp thụ nguyên tử thì chỉ nên dùng cường độ trong vùng giới hạn từ 60 – 85% dịng cực đại.
2.4.1.4 Nghiên cứu chương trình nhiệt độ của lị Graphit
Nguyên tắc và cách thực hiện của kỹ thuật nguyên tử hĩa bằng là graphit hồn tồn khác với kỹ thuật nguyên tử hĩa trong ngọn lửa. Quá trình nguyên tử hĩa xẩy ra theo 4 giai đoạn kế tiếp nhau, nhiệt độ và thời gian của từng giai đoạn đĩ cĩ vai trị quyết định đến độ nhạy và độ chính xác của phương pháp phân tích.
- Giai đoạn sấy khơ mẫu:
Giai đoạn này đảm bảo cho dung mơi hịa tan mẫu bay hơi hồn tồn mà khơng làm mất mẫu. Nhiệt độ và thời gian sấy khơ mẫu phụ thuộc vào bản chất của các chất ở trong mẫu và dung mơi hịa tan nĩ. Nhiệt độ sấy khơ phù hợp với đa số các mẫu vơ cơ trong mơi trường axit thường từ 100 – 2000C trong thời gian từ 25 – 40s. Với lượng mẫu được bơm vào cuvet 20 μl.
- Giai đoạn tro hĩa luyện mẫu:
Đây là giai đoạn đốt cháy các hợp chất hữu cơ và mùn cĩ trong mẫu sau khi đã sấy khơ, đồng thời cũng nung luyện mẫu ở một nhiệt độ thuận lợi cho giai đoạn nguyên tử hĩa tiếp theo đạt hiệu suất cao, ổn định. Nhiệt độ tro hĩa lớn thì độ nhạy của phép phân tích thấp do nguyên tử bị bay hơi trong quá trình tro hĩa, tuy nhiên khi nhiệt độ tro hĩa luyện mẫu thấp thì quá trình nguyên tử hĩa khơng ổn định.
- Giai đoạn nguyên tử hĩa mẫu:
Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình nguyên tử hĩa mẫu, nhưng lại là giai đoạn quyết định đến cường độ vạch phổ. Song nĩ lại bị ảnh hưởng bởi các giai đoạn trên. Giai đoạn này được thực hiện trong thời gian rất ngắn, thơng thường từ 3 – 6 giây. Nhưng tốc độ tăng nhiệt độ lại rất lớn để đạt ngay tức khắc đến nhiệt độ nguyên tử hĩa và thực hiện phép đo cường độ vạch phổ. Tốc độ tăng nhiệt độ thường là từ 1800 – 25000C/giây, thơng thường sử dụng tốc độ tối đa mà máy cĩ thể cho phép.
Ở giai đoạn này nhiệt độ nguyên tử hĩa của mỗi nguyên tố khác nhau là rất khác nhau. Đồng thời mỗi nguyên tố cũng cĩ một nhiệt độ nguyên tử hĩa giới hạn (Ta) của nĩ. Nhiệt độ Ta này phụ thuộc vào bản chất của mỗi nguyên tố và cũng phụ thuộc trong mức độ nhất định vào trạng thái và thành phần của mẫu mà nĩ tồn tại.
Quá trình nguyên tử hĩa thực hiện trong mơi trường khơng cĩ oxi. Khí trơ thường được dùng làm mơi trường là Ar, He, N2 . Trong mơi trường phân tích khi đo cường độ vạch phổ bắt buộc phải giữ cho tốc độ dẫn khơng đổi hoặc cĩ thể tắt khí mơi trường trong giai đoạn nguyên tử hĩa để đo cường độ vạch phổ. Mơi trường khí trơ thực hiện quá trình nguyên tử hĩa chì là khí Ar.
- Giai đoạn làm sạch cuvet graphit:
Mục đích của quá trình này là loại bỏ các chất cịn lại trong cuvet để thực hiện phép phân tích tiếp theo.
Như vậy quá trình nguyên tử hĩa mẫu trong lị graphit cĩ thể được tĩm tắt như sau [10]:
Hình 2.1: Tĩm tắt chương trình nhiệt độ lị graphit