Quang phổ vạch phát xạ, Đặc điểm, Nguyên lý và Ứng dụng

Chu Văn An

Trong vật lý và các môn tự nhiên, thuật ngữ quang phổ khá quen thuộc. Tuy nhiên, trong số các loại, quang phổ vạch phát xạ thường được nhắc đến nhờ đặc tính và tính ứng dụng cao. Vậy khái niệm, đặc điểm và nguyên lý hoạt động của phổ tần này là gì? Hãy cùng vietchem tìm hiểu rõ hơn qua bài viết sau nhé!

1. Phổ vạch phát xạ là gì?

Phổ phát xạ là bước sóng của phổ điện từ phát ra từ một vật chứa nhiều năng lượng. Đây là khái niệm dùng để chỉ những đường màu sáng riêng lẻ, ngắt quãng trên nền tối.

Thông qua các vạch quang phổ, người ta có thể xác định liệu các nguyên tố hóa học có tồn tại trong khí nhiệt hạch hay không.

Hình 1: Phổ vạch phát xạ hình thành do hơi kích thích ở áp suất thấp

2. Nguồn của phổ vạch phát xạ là gì?

• Kim loại bay hơi hoặc nóng chảy.
• Hơi hoặc khí ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng do tia lửa điện hoặc nhiệt độ cao.

3. Quá trình hình thành

Quang phổ phát ra từ chất lỏng, chất rắn hoặc hơi, cụm khí dưới những điều kiện áp suất và nhiệt độ nhất định, khi kèm theo sự kích thích sẽ phát ra quang phổ vạch phát xạ.

4. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của quang phổ phát xạ khá giống với quang phổ hấp thụ. Tất cả đều dựa trên việc phân tích vị trí các vạch màu để tìm ra nguyên tố hóa học.

Ngoài ra, quang phổ này còn có tác dụng xác định độ sáng cho các ứng dụng y tế.

5. Đặc điểm quang phổ vạch phát xạ

Phổ vạch phát xạ có những đặc điểm nổi bật như:

5.1. Phân biệt chất phóng xạ

Mỗi nguyên tố hóa học sẽ có đặc điểm quang phổ riêng. Các phần tử khác nhau khác nhau về vị trí, số lượng và độ sáng tương đối của các đường. Màu sắc của vạch sáng của mỗi nguyên tố hóa học cũng khác nhau.

5.2. Phân tích thành phần phóng xạ

Mỗi nguyên tố hóa học có quang phổ riêng đặc trưng cho nguyên tố đó. Các nhà nghiên cứu dựa vào đặc điểm này để xác định các chất hóa học trong hợp chất.

5.3 Sử dụng trong nghiên cứu

Quang phổ vạch phát xạ đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc khám phá các cơ chế và định luật phát xạ. Việc quan sát và phân tích phổ này có thể cung cấp thông tin về sự tương tác giữa các hạt. Đồng thời giúp chúng ta hiểu rõ nguyên lý hoạt động và ứng dụng của vật liệu phát xạ trong nhiều lĩnh vực.

Hình 2: Quang phổ vạch phát xạ có nhiều ưu điểm vượt trội

6. Ứng dụng quang phổ vạch phát xạ

6.1. Xác định thành phần vật liệu

Người ta thường sử dụng quang phổ này để xác định thành phần vật chất của vật thể. Vì mỗi loại vật liệu sẽ phát ra vạch phát xạ riêng.

6.2. Phân tích hóa học

Quang phổ cung cấp thông tin về mức năng lượng và tương tác giữa các nguyên tử. Trên cơ sở đó có thể phân tích cấu trúc điện tử, cấu trúc hạt nhân hay các tính chất hóa học khác.

6.3. Đo khoảng cách

Quang phổ vạch phát xạ cũng được sử dụng để đo khoảng cách. Nếu trước đây đo bằng tay thì nay có thể sử dụng quang phổ để đo khoảng cách để có kết quả chính xác hơn.

6.4. Màn hình và ánh sáng

Quang phổ này được sử dụng trong các thiết bị chiếu sáng và hiển thị. Bằng cách tạo ra màu sắc và hiển thị hình ảnh trên đèn điện, màn hình hoặc các công nghệ khác.

6.5. Xác định quá trình phản ứng

Để theo dõi quá trình phản ứng, người ta sẽ sử dụng phương pháp quang phổ vạch phát xạ. Giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tốc độ và cơ chế của các phản ứng sinh học, hóa học.

Hình 3: Ứng dụng của quang phổ vạch phát xạ khá phổ biến trong đời sống

7. Phương pháp phân tích quang phổ vạch phát xạ

Phân tích phổ vạch phát xạ thường sử dụng các phương pháp phổ biến sau:

7.1. Phương pháp phân tích định tính

Phương pháp này sử dụng quang phổ vạch để xác định các thành phần cấu trúc tạo nên các hợp chất có hai vạch.

7.2. Phương pháp phân tích định lượng

Mục đích của phương pháp này là xác định nhiệt độ của mẫu nghiên cứu thông qua phương pháp quang phổ liên tục. Theo đó, chúng ta sẽ biết rõ nhiệt độ của từng thành phần cấu thành mẫu nghiên cứu. Mặt khác, trên cơ thể người, người làm thí nghiệm có thể phát hiện được nồng độ rất nhỏ của chất này trong mẫu.

7.3. Phương pháp phân tích độ hấp thụ

Với phương pháp này, chúng tôi sử dụng tia X truyền qua bất kỳ chất nào. Tiếp theo phân tích thành phần của nó dựa trên mức độ hấp thụ ánh sáng.

Tùy theo chất liệu mà sóng ánh sáng truyền qua ở trạng thái phân tử hay nguyên tử sẽ được chia thành hai phương pháp. Đó là phương pháp hấp thụ phân tử đối với chất hữu cơ và phương pháp hấp thụ nguyên tử đối với chất vô cơ.

Hình 4: Máy quang phổ vạch phát xạ

8. Một số kỹ thuật phân tích phổ vạch phát xạ hiện nay

• Phổ tia cực tím – UV-VIS biến đổi
• Quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES
• Quang phổ huỳnh quang XRF
• Quang phổ phát xạ hồ quang OES
• quang phổ RAMAN
• Phổ hồng ngoại

Trên đây là những chia sẻ của vietchem về đặc điểm, nguyên lý và ứng dụng của quang phổ vạch phát xạ. Hy vọng thông tin này thực sự hữu ích với bạn.

Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc muốn được tư vấn chi tiết về hóa chất, vật tư, thiết bị công nghiệp. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được hỗ trợ ngay.