Quang phổ phản xạ khuếch tán là một loại quang phổ hấp thụ, thay vì đo chùm tia truyền qua mẫu, thay vào đó, người ta đo ánh sáng phản xạ từ mẫu. Đây là một phương pháp phổ biến để đo các mẫu mờ đục có khả năng hấp thụ quá mạnh để đo được khi truyền qua.
Thông tin trong phổ phản xạ khuếch tán có thể được sử dụng để phân tích định lượng và định tính mẫu. Thường được đo bằng ánh sáng khả kiến hoặc cận hồng ngoại, quang phổ thu được chứa thông tin về cấu trúc điện tử hoặc cấu trúc rung động tiềm tàng của mẫu đang được thăm dò.
Phép đo độ phản xạ tương đối đơn giản vì nó bao gồm việc chiếu sáng mẫu bằng cách sử dụng nguồn sáng và sau đó là máy dò thu thập ánh sáng tán xạ. Các thiết bị thường chứa các cách tử phân tán để có thể phát hiện đồng thời nhiều bước sóng. Không cần các bộ phận chuyển động như trong hệ thống đơn sắc.
Nhiều thiết bị sử dụng bó sợi quang để gửi và phát hiện ánh sáng, đặc biệt cho các ứng dụng di động hơn hoặc cho khoa học di sản, nơi có thể mong muốn ghi lại quang phổ có độ phân giải không gian trên một khu vực lớn.
Các thiết bị cũng có thể cần thêm một số thiết bị quang học bổ sung để phân tách sự tán xạ không mong muốn hoặc bao gồm một quả cầu tích hợp trong đầu dò để đảm bảo thu được càng nhiều ánh sáng phản xạ càng tốt.
Một số ưu điểm của việc đo phổ trong hình học phản xạ bao gồm độ nhạy và độ nhạy tín hiệu trên tạp âm được cải thiện so với các phép đo truyền, nhưng điều này phải trả giá bằng phổ khó ghi hơn và phức tạp hơn để hiểu.
Lý thuyết Kubelka-Munk là một cách tiếp cận phổ biến để hiểu các đặc tính tán xạ và độ hấp thụ của mẫu được đo. Tuy nhiên, một trong những thách thức của các phép đo này là góc tới phản xạ của phép đo cuối cùng sẽ ảnh hưởng đến 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 thử nghiệm, 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 có thể là thách thức đối với nhiều phương pháp quang phổ.
1. Các ứng dụng phổ biến của quang phổ phản xạ khuếch tán
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 hoạt chất dược phẩm khi được ép vào nền phân phối.
Đối với những ứng dụng như vậy, bức xạ cận hồng ngoại là lựa chọn phổ biến. Nhiều hợp chất được quan tâm có một loạt các dải cấu trúc trong quang phổ có thể được sử dụng để nhận dạng mẫu dễ dàng hơn.
Quang phổ phản xạ khuếch tán cung cấp kỹ thuật kiểm tra nhanh và không phá hủy, yêu cầu chuẩn bị mẫu ít hơn và có thể được tích hợp vào môi trường kiểm tra 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 học có thể được sử dụng để phân tích bộ 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.
2. Các phép đo di động: Ứng dụng khoa học di sản
Bản chất không phá hủy của quang phổ phản xạ khuếch tán cũng khiến nó trở thành một công cụ được sử dụng rộng rãi trong khoa học di sản.
Quang phổ hấp thụ và phản xạ có thể được sử dụng để xác định các sắc tố và tiết lộ những bức tranh tường và tranh vẽ ẩn đã bị che phủ bởi một tác phẩm nghệ thuật khác.
Nhiều ứng dụng khoa học di sản yêu cầu đo đạc thực tế 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 chắc chắn, trong đó các bộ phận không bị lệch trục tại hiện trường 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 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 quan hệ Kramer-Kroning có thể giúp trích xuất nhanh chóng dữ liệu quang phổ tại hiện trường.
Quang phổ phản xạ khuếch tán đã được sử dụng như một công cụ 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 điểm 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 được phục hồi từ phổ phản xạ khuếch tán cung cấp thông tin về các dấu ấn sinh học khác nhau có thể được sử dụng để phân biệt các khối u ác tính và lành tính cũng như chẩn đoán lâm sàng nhanh chóng.
Hiện nay có một số bệnh ung thư có thể được chẩn đoán bằng phép đo quang phổ phản xạ khuếch tán và với những cải tiến hơn nữa trong phân tích tự động các quang phổ đó, quang phổ phản xạ khuếch tán có thể sẽ trở thành một phần của một bộ kỹ thuật quang phổ, bao gồm đo Raman và hồng ngoại, giúp ích cho việc chẩn đoán. giảm thời gian chẩn đoán và cải thiện độ chính xác lâm sàng.