Quang Phổ FTIR: Nguyên Tắc – Thiết Bị IR5 – Kỹ Thuật Xử Lý Mẫu – Ứng Dụng

Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) là một phương pháp khám phá các tính chất vật lý của chất rắn, chất lỏng và chất khí. Nó cho phép nghiên cứu tính chất hấp thụ và phát xạ của vật liệu. Việc lựa chọn bước sóng trong phương pháp FTIR đặc biệt hữu ích cho việc nghiên cứu các liên kết hóa học liên kết giữa các nguyên tử. Các liên kết này có xu hướng dao động với tần số tương ứng với ánh sáng bước sóng hồng ngoại, do đó có thể dễ dàng bị kích thích với bức xạ như vậy. Quang phổ IR gồm bước sóng từ 200 đến 4000 cm^-1.

Bài viết này sẽ giới thiệu về nguyên tắc, thiết bị quang phổ FTIR Edinburgh IR5 và kỹ thuật xử lý mẫu, ứng dụng của kỹ thuật FTIR.

Nguyên Tắc Của Quang Phổ FTIR

Thiết bị xác định phổ hấp thụ của một hợp chất gọi là máy quang phổ. Máy quang phổ biến đổi Fourier cung cấp phổ hồng ngoại nhanh hơn nhiều so với máy quang phổ truyền thống. Hình dưới minh họa sơ đồ thành phần chính của máy quang phổ FTIR đơn giản.

Nó hoạt động bằng cách chia chùm tia bằng cách sử dụng bộ tách chùm tia, một chùm tia được phản xạ bởi một gương cố định và tia thứ hai bởi một gương chuyển động. Chúng kết hợp lại tại bộ tách chùm tia sau khi có sự khác biệt về đường dẫn tạo ra giao thoa giữa các chùm tia. Do đường đi chùm tia thứ hai thay đổi khi gương chuyển động, ánh sáng hồng ngoại thu được có phân bố tần số khác nhau. Tín hiệu trên máy dò được ghi dưới dạng giao thoa kế miền thời gian, sau đó trải qua Biến đổi Fourier sang miền tần số để tạo ra phổ IR.

Về cơ bản, phổ IR thu được từ máy quang phổ FTIR nằm trong vùng mid-IR 2,5 – 15 μm giữa 4000 – 666 cm^-1. Các năng lượng chuyển tiếp tương ứng với sự thay đổi trạng thái năng lượng dao động của nhiều nhóm chức năng nằm ở vùng giữa IR (4000 – 400 cm^-1) và do đó, sự xuất hiện của dải hấp thụ trong vùng này có thể được sử dụng để xác định xem có tồn tại các nhóm chức cụ thể bên trong phân tử hay không. Thông thường, có bốn vùng của các loại liên kết có thể được phân tích từ phổ FTIR.

• Vùng liên kết đơn từ 4000 – 2500 cm^-1 gồm các liên kết như O–H, C–H và N–H
• Vùng liên kết ba từ 2500 – 2000 cm^-1 gồm các liên kết như C≡C, C≡N, …
• Vùng liên kết đôi từ 2000 – 1500 cm^-1 gồm các liên kết như C=O, C=N, C=C và N=O
• Vùng chỉ vân tay từ 1500 – 500 cm^-1, là vùng đáng chú ý với số lượng lớn các dải hồng ngoại được tìm thấy ở khu vực này bao gồm kéo dài liên kết C–O, C–C và C–N, rung động uốn cong C–H và một số dải do vòng benzen. Đây là vùng phức tạp và khó hiểu nhất để diễn giải, nhưng cung cấp những thông tin đặc trung cho một phân tử.

Thiết Bị Quang Phổ FTIR IR5 – EDINBURGH

Edinburgh Instruments là công ty hàng đầu thế giới về nghiên cứu, phát triển và sản xuất thiết bị quang phổ tiên tiến nhất trong hơn 50 năm. Edinburgh Instruments chủ yếu thiết kế và sản xuất các hệ thống quang phổ đặt riêng cho các thị trường quang phổ khác nhau bao gồm Phát quang, Raman, UV-Vis, FTIR và Hấp thụ truyền qua.

IR5 là máy quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) để bàn hiệu suất cao của Edinburgh Instruments. IR5 là sự lựa chọn hoàn hảo cho các ứng dụng phân tích và nghiên cứu như mẫu polyme, chất bán dẫn và dược phẩm, mang lại khả năng vận hành đơn giản cũng như kết quả nhanh chóng và chính xác. Tất cả các mức hấp thụ, truyền, phản xạ và phát quang hồng ngoại đều có thể được đo trong IR5 chỉ bằng một gói phần mềm, Miracle™.

Thiết bị IR5 cho phép người dùng nâng cấp đầu dò thứ hai, giúp tối ưu hoá dải phổ của máy với các loại đầu dò như InSb, InGaAs và MCT. Ngoài ra, người dùng có thể nâng cấp PL thông qua cổng laser PL, gắn laser kích thích PL bên ngoài, laser có thể tự do trao đổi. Bộ giữ mẫu PL chuyên dụng cho tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm tối đa. Trình hướng dẫn thu phát quang phát quang trực quan trong phần mềm.

Edinburgh cũng cung cấp các phụ kiện giá đỡ mẫu cho người dùng tuỳ chọn, phù hợp với các mẫu và mục đích phân tích khác nhau. Bạn có thể truy cập tại đây để tham khảo thông tin chi tiết của máy quang phổ hồng ngoại biến đổi IR5.

Kỹ Thuật Xử Lý Mẫu

Một số kỹ thuật xử lý mẫu hiệu quả hơn các kỹ thuật khác đối với các loại mẫu cụ thể. Để thu được phổ chất lượng tốt nhất từ mẫu của bạn, điều quan trọng là phải biết kỹ thuật xử lý nào phù hợp nhất với loại mẫu của bạn. Thu thập dữ liệu quang phổ tốt nhất giúp tăng độ tin  cậy của kết quả. Trong thực tế phổ biến, có bốn kỹ thuật xử lý mẫu bao gồm truyền dẫn, phản xạ toàn phần suy giảm (ATR), phản xạ khuếch tán và hấp thụ phản xạ. Mỗi kỹ thuật xử lý mẫu này đều có nguyên tắc hoạt động riêng.

Kỹ Thuật Truyền Dẫn (Transmission FTIR)

Quang phổ FTIR truyền qua là phương pháp truyền thống nhất để phân tích mẫu. Ánh sáng hồng ngoại tới đi qua mẫu và lượng ánh sáng truyền qua được đo tạo ra phổ FTIR tính bằng % Truyền qua.

Truyền dẫn FTIR là một kỹ thuật được sử dụng phổ biến và cần thiết cho mẫu khí. Nhưng những hạn chế đã khiến nó không còn là kỹ thuật xử lý mẫu thuận lợi nhất cho chất rắn và chất lỏng. Các mẫu rắn thường được phân tán trong KBr và được ép thành dạng viên, và các mẫu lỏng thường được đựng trong các ô kính trong suốt IR (như CaF2). Việc đặt mẫu theo cách như vậy có thể dẫn đến quang phổ không thể tái tạo do sự không nhất quán ở vị trí tia hồng ngoại chiếu vào mẫu.

ATR-FTIR

Trong quang phổ ATR-FTIR, phụ kiện ATR được sử dụng để đo những thay đổi xảy ra trong chùm tia hồng ngoại phản xạ bên trong khi chùm tia tiếp xúc với mẫu. Về nguyên tắc, một chùm tia hồng ngoại được hướng vào một tinh thể đậm đặc quang học có chỉ số khúc xạ cao [chẳng hạn như kim cương, kẽm selenua (ZnSe) và germanium] ở một góc nhất định như trong hình.

Chùm tia hồng ngoại tiếp xúc với tinh thể ATR và tạo ra nhiều phản xạ bên trong, sau đó tạo ra một sóng phù du vượt ra ngoài bề mặt của tinh thể. Mẫu tiếp xúc với sóng tắt dần sẽ hấp thụ năng lượng sóng và do đó sóng tắt dần sẽ bị suy giảm. Chùm tia bị suy giảm sẽ phản xạ trở lại tinh thể, sau đó thoát ra khỏi đầu đối diện của tinh thể và được hướng tới đầu dò. Đầu dò ghi lại chùm tia hồng ngoại bị suy giảm dưới dạng tín hiệu giao thoa kế, sau đó được sử dụng để tạo ra phổ hồng ngoại.

Phản Xạ Khuếch Tán

Trong quang phổ phản xạ khuếch tán (DRIFTS), chùm tia tới có thể tương tác với hạt theo một số cách. Chùm tia tới có thể bị phản xạ khỏi bề mặt trên cùng của hạt mà không xuyên qua hạt. Ngoài ra, chùm tia tới có thể trải qua nhiều lần phản xạ khỏi bề mặt hạt mà không thâm nhập vào hạt. Mặt khác, chùm tia tới cũng có thể thâm nhập vào một hoặc nhiều hạt mẫu và sau đó phân tán khỏi nền mẫu. Hiện tượng này được gọi là phản xạ khuếch tán thực sự.

Trong quang phổ DRIFTS FTIR, phụ kiện DRIFTS được sử dụng để hướng năng lượng IR vào một cốc mẫu chứa đầy hỗn hợp mẫu và ma trận trong suốt IR (chẳng hạn như KBr). Bức xạ IR tương tác với các hạt và sau đó phản xạ khỏi bề mặt của chúng, khiến ánh sáng bị khuếch tán hoặc tán xạ khi nó di chuyển khắp mẫu. Gương đầu ra trong phụ kiện DRIFTS sẽ hướng năng lượng phân tán này đến đầu dò trong máy quang phổ. Máy dò ghi lại chùm tia hồng ngoại đã thay đổi dưới dạng tín hiệu giao thoa kế, sau đó được sử dụng để tạo phổ.

Phản Xạ Gương

Phản xạ gương là kỹ thuật đo lường bề mặt hoạt động trên nguyên tắc hiệu quả phản xạ. Mọi vật liệu có chỉ số khúc xạ riêng thay đổi theo tần số ánh sáng mà nó tiếp xúc. Hệ số phản xạ gương thực đo năng lượng phản xạ khỏi bề mặt của một mẫu, hoặc chỉ số khúc xạ của nó như trong hình (a). Trong thực tế, độ phản xạ gương thực sự kiểm tra các dải tần số trong đó tốc độ thay đổi chỉ số khúc xạ cao, do đó có thể thu được các giả định về độ hấp thụ của mẫu.

Kỹ thuật này cung cấp dữ liệu định tính tuyệt vời. Ngoài ra, sự hấp thụ phản xạ (hình (b)) hoạt động theo nguyên tắc tương tự, nhưng do đặc tính của mẫu, một phần năng lượng đi qua lớp bề mặt, được hấp thụ vào phần lớn mẫu và sau đó phản xạ lại chất nền bên dưới lớp bề mặt. Sự kết hợp giữa phản xạ gương thực và hấp thụ phản xạ có thể xảy ra khi đáp ứng các tiêu chí cho cả hai kỹ thuật.

Ứng Dụng

Các ứng dụng của phương pháp này bao gồm các lĩnh vực như:

• Phân tích thực phẩm và đồ uống: chất phụ gia, chất bảo quản, chất tạo màu
• Phân tích môi trường: nước, hạt khí quyển, khí
• Phân tích chất bán dẫn
• Dược phẩm
• Nghiên cứu khoa học
• Hợp chất đa lớp: polyme, tranh, phim

Công ty CP Thiết Bị Khoa học H2TECH – Là đơn vị cung cấp các thiết bị khoa học kỹ thuật hàng đầu tại Việt Nam. H2TECH là đối tác của nhiều trường học các viện nghiên cứu và các trung tâm thí nghiệm. Là một trong những nhà phân phối tại Việt Nam, với nhiều hãng nỗi tiếng khác nhau trên thế giới như EDINBURGH…. Nếu bạn đang có nhu cầu về các loại máy đo quang phổ hoặc thiết bị phòng thí nghiệm khác hãy liên hệ với H2TECH để được hỗ trợ cung cấp các thiết bị với mức giá hợp lý nhất.

CÔNG TY CP THIẾT BỊ KHOA HỌC H2TECH
Chuyên cung cấp các thiết bị phòng thí nghiệm – Thiết kế phòng lab
Chúng tôi hợp tác lâu dài dựa trên uy tín, chất lượng và hỗ trợ cho khách hàng một cách tốt nhất
Hotline: 0934.07.54.59
    028.2228.3019
Email: thietbi@h2tech.com.vn
       salesadmin@h2tech.com.vn
Website: https://h2tech.com.vn
https://thietbihoasinh.vn 
https://thietbikhoahoch2tech.com