Trong vật lý và các môn học tự nhiên, thuật ngữ quang phổ khá quen thuộc. Tuy nhiên, trong các loại thì quang phổ vạch phát xạ rất hay được nhắc đến nhờ đặc điểm và khả năng ứng dụng cao. Vậy khái niệm, đặc điểm và nguyên lý hoạt động của quang phổ này như thế nào? Hãy cùng VIETCHEM tìm hiểu rõ hơn qua bài viết sau nhé!

1. Quang phổ vạch phát xạ là gì?

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

Thông qua vạch quang phổ, người ta có thể xác định trong khí nung chảy có sự tồn tại của các nguyên tố hóa học hay không.

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

2. Nguồn phát ra quang phổ vạch phát xạ là gì?

• Kim loại bay hơi hoặc nóng chảy.
• Hơi hoặc chất khí ở áp suất thấp bị kích thích phát sáng bằng cách phóng tia lửa điện hoặc nung nóng.

3. Quán trình hình thành

Quang phổ được phát ra từ những chất lỏng, rắn, hoặc hơi, đám khí trong các điều kiện áp suất, nhiệt độ nhất định khi có kích thích đi kèm sẽ phát ra quang phổ vạch phát xạ.

4. Nguyên lý hoạt động

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

Bên cạnh đó, quang phổ này còn hoạt động dựa trên việc xác định độ sáng để ứng dụng trong y học.

5. Đặc điểm của quang phổ vạch phát xạ

Quang phổ vạch phát xạ có những đặc điểm nổi bật như:

5.1. Phân biệt các chất xạ

Mỗi nguyên tố hóa học sẽ có những đặc điểm quang phổ riêng. Nguyên tố khác nhau đều khác nhau về vị trí, số lượng và tỉ sáng tỉ đối của các vạch. Màu sắc các vạch sáng của từng nguyên tố hóa học cũng là duy nhất.

5.2. Phân tích thành phần chất xạ

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

5.3 Dùng trong nghiên cứu

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

Hình 2: Quang phổ vạch phát xạ có nhiều ưu điểm nổi bật

6. Ứng dụng của quang phổ vạch phát xạ

6.1. Xác định thành phần chất liệu

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

6.2. Phân tích hóa học

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

6.3. Đo lường khoảng cách

Quang phổ vạch phát xạ còn dùng để đo lường khoảng cách. Nếu trước đây đo bằng tay thì nay có thể dùng quang phổ đo khoảng cách cho kết quả chính xác hơn.

6.4. Hiển thị và đèn chiếu

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

6.5. Xác định quá trình phản ứng

Để theo dõi quá trình phản ứng sẽ dùng 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. Các phương pháp phân tích quang phổ vạch phát xạ

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

7.1. Phương pháp phân tích định tính

Phương pháp sử dụng quang phổ vạch để xác định những thành phần cấu hình 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 quang phổ liên tục. Theo đó ta sẽ biết rõ nhiệt độ từng thành phần cấu hình nên mẫu nghiên cứu. Mặt khác trên cơ thể người thí nghiệm có thể phát hiện nồng độ của chất này rất nhỏ trong mẫu.

7.3. Phương pháp phân tích hấp thụ

Với phương pháp này, chúng ta dùng một tia X truyền qua một chất bất kỳ. Tiếp đến phân tích thành phần của nó dựa trên mức độ ánh sáng bị hấp thụ. 

Tùy vào vật liệu sóng ánh sáng truyền qua ở trạng thái phân tử hay nguyên tử sẽ chia ra thành hai phương pháp. Đó là phương pháp hấp thụ phân tử dùng cho chất hữu cơ và hấp thụ nguyên tử dùng cho chất vô cơ.

Hình 4: Máy đo quang phổ vạch phát xạ

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

• Quang phổ tử ngoại – khả biến UV-VIS
• Quang phổ phát xạ nguyên tử ICP-OES
• Quang phổ huỳnh quang XRF
• Quang phổ phát xạ hồ quang OES
• Quang phổ RAMAN
• Quang 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. Mong rằng thông tin này thực sự hữu ích đối với bạn. 

Nếu còn điều gì thắc mắc hoặc bạn muốn tư vấn chi tiết về hóa chất, vật tư và thiết bị công nghiệp. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được hỗ trợ ngay nhé.