Phổ Phản Xạ Khuếch Tán Là Gì? – H2TECH

Phổ phản xạ khuếch tán là một loại phổ hấp thụ, trong đó, thay vì đo chùm tia truyền qua mẫu, ánh sáng phản xạ từ mẫu được đo thay thế. Đây là phương pháp phổ biến để đo các mẫu mờ đục hấp thụ quá mạnh để đo trong quá trình truyền.

Thông tin trong quang phổ phản xạ khuếch tán có thể được sử dụng để phân tích định lượng và định tính các mẫu. Thường được đo bằng ánh sáng khả kiến ​​hoặc gần hồng ngoại, quang phổ thu được chứa thông tin về cấu trúc điện tử hoặc cấu trúc có khả năng rung động của mẫu đang được thăm dò.

Đo phản xạ tương đối đơn giản vì nó liên quan đến việc chiếu sáng mẫu bằng nguồn sáng và sau đó là máy dò thu thập ánh sáng tán xạ. Các thiết bị thường chứa các mạng phân tán để có thể phát hiện nhiều bước sóng cùng lúc. Không cần các bộ phận chuyển động như trong hệ thống đơn sắc.

Nhiều thiết bị sử dụng bó sợi quang để truyền và phát hiện ánh sáng, đặc biệt là đối với các ứng dụng di động hơn hoặc khoa học di sản, nơi có thể cần ghi lại quang phổ phân giải theo không gian trên một khu vực sơn rộng lớn.

Các thiết bị cũng có thể cần thêm một số bộ phận quang học để tách các tia tán xạ không mong muốn hoặc bao gồm một quả cầu tích hợp trong đầu dò để đảm bảo thu thập được càng nhiều ánh sáng phản xạ càng tốt.

Một số lợi thế của việc đo phổ trong hình học phản xạ bao gồm cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu và độ nhạy so với phép đo truyền dẫn, nhưng điều này phải trả giá bằng việc ghi lại phổ khó hơn và phức tạp hơn để hiểu.

Lý thuyết Kubelka-Munk là một cách tiếp cận phổ biến để hiểu các đặc điểm tán xạ và hấp thụ của mẫu được đo. Tuy nhiên, một trong những thách thức của các phép đo này là góc phản xạ tới của phép đo cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến quang phổ cuối cùng thu được.

Bất chấp những thách thức trong việc giải thích phép đo và nhu cầu cẩn thận khi thực hiện các phép đo thực nghiệm, phương pháp quang phổ phản xạ khuếch tán hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều môi trường công nghiệp và nghiên cứu vì nó cho phép đo trực tiếp các mẫu mờ đục, vốn có thể là thách thức đối với nhiều phương pháp quang phổ.

1. Ứng dụng phổ biến của quang phổ phản xạ khuếch tán

1.1. Ngành công nghiệp dược phẩm

Một lĩnh vực ứng dụng của quang phổ phản xạ khuếch tán là trong ngành dược phẩm. Quang phổ phản xạ khuếch tán thường được sử dụng để phân tích các hợp chất dược phẩm và các thành phần dược phẩm hoạt tính khi được ép vào ma trận phân phối.

Đối với các ứng dụng như vậy, bức xạ gần hồng ngoại là lựa chọn phổ biến. Nhiều hợp chất quan tâm có một loạt các dải có cấu trúc trong quang phổ có thể được sử dụng để nhận dạng mẫu dễ dàng hơn.

Phổ phản xạ khuếch tán cung cấp một kỹ thuật thử nghiệm nhanh chóng và không phá hủy, đòi hỏi ít chuẩn bị mẫu bổ sung và có thể được kết hợp vào môi trường thử nghiệm trực tuyến để phân tích quy trình trực tuyến như một phần của công nghệ phân tích quy trình.

Các phương pháp hóa học phân tích điển hình như phương pháp hóa lượng có thể được sử dụng để phân tích các tập dữ liệu về phổ phản xạ khuếch tán của các hỗn hợp phức tạp hơn và cung cấp thông tin về nồng độ và nhận dạng loài như một phần của các biện pháp kiểm soát chất lượng trong sản xuất.

1.2. Đo lường di động: Ứng dụng di sản khoa học

Bản chất không phá hủy của phương pháp quang phổ phản xạ khuếch tán cũng khiến nó trở thành một công cụ được sử dụng rộng rãi trong khoa học di sản ^.

Phổ hấp thụ và phản xạ có thể được sử dụng để xác định sắc tố và phát hiện những bức tranh tường và tranh vẽ ẩn bị che phủ bởi một tác phẩm nghệ thuật khác.

Nhiều ứng dụng khoa học di sản đòi hỏi phải đo đạc thực địa các tác phẩm nghệ thuật và kiến ​​trúc. Điều này có nghĩa là cần có máy quang phổ phản xạ khuếch tán di động đủ mạnh mẽ, trong đó các thành phần không bị lệch trong thực địa và không cần hiệu chuẩn lại liên tục. Đối với quang phổ phản xạ khuếch tán, điều này thường có nghĩa là sử dụng các thiết bị sử dụng bó sợi quang để truyền và phát hiện ánh sáng phản xạ.  

Việc sử dụng các giá đỡ quang học nguyên khối và các nguồn sáng nhỏ gọn sáng hơn đã giúp cho hiệu suất của máy quang phổ phản xạ di động gần như tốt như các thiết bị để bàn cồng kềnh. Những tiến bộ trong phân tích tự động và ứng dụng các thuật toán như mối quan hệ Kramer-Kroning có thể giúp trích xuất nhanh dữ liệu quang phổ tại hiện trường.

Phổ phản xạ khuếch tán đã được sử dụng như một công cụ để chẩn đoán bệnh ung thư và các bệnh khác trong khoa học y tế.

Sự phát triển của các dụng cụ cầm tay di động hơn đã mở ra khả năng cho các thiết bị chăm sóc tại chỗ mới có thể được sử dụng để chẩn đoán bệnh nhân mà không cần phẫu thuật và sinh thiết.

Thông tin hóa học có thể thu được từ quang phổ phản xạ khuếch tán cung cấp thông tin về nhiều dấu ấn sinh học khác nhau có thể được sử dụng để phân biệt khối u ác tính và lành tính và đưa ra chẩn đoán lâm sàng nhanh chóng.

Hiện nay, có một số loại ung thư có thể được chẩn đoán bằng phép đo quang phổ phản xạ khuếch tán và với những cải tiến hơn nữa trong việc phân tích tự động các quang phổ như vậy, quang phổ phản xạ khuếch tán có thể sẽ trở thành một phần của bộ kỹ thuật quang phổ, bao gồm các phép đo Raman và hồng ngoại, giúp giảm thời gian chẩn đoán và cải thiện độ chính xác lâm sàng.