Máy quang phổ phát xạ thường được các phòng thí nghiệm dùng để phân tích các chỉ tiêu kim loại. các nguyên tố cơ bản như C, S, P, Si, Mn, Ni, Cr… trên vật liệu nền.
Mẫu kim loại cần phân tích được kẹp giữa 2 điện cực, được kích thích bởi nguồn phát quang dưới nguồn khí trơ bảo vệ (tránh không khí mang theo oxi làm oxi hóa mẫu phân tích). Dưới tác động của nguồn phát hồ quang này sẽ đốt cháy mẫu tạo ra nguồn ánh sáng trắng (tổng hợp của rất nhiều ánh sáng đơn sắc). Ánh sáng trắng này được đưa vào buồng quang học của hệ thống “Máy quang phổ phát xạ”
Ánh sáng trắng này đi vào buồng quang học sau đó đến cách tử sau đó được thu nhận ở đầu dò. Cách tử có tác dụng tách ánh sáng trắng thành các ánh sáng đơn sắc khác nhau, mỗi ánh sáng đơn sắc đặc trưng có một nguyên tố nhất đinh và cường độ ánh sáng được hiểu tương đương với hàm lượng % nguyên tố có trong mẫu. Chùm ánh sáng đơn sắc sẽ được thu nhận tại đầu dò (detector), tại đây dectector tiếp nhận và biến đổi năng lượng (ánh sáng) thành mức năng lượng điện áp. Sau đó được đưa vào trong bo mạch điện tử thu thập dữ liệu, tính toán và đưa ra kết quả phân tích.
Công nghệ CCD
“Máy quang phổ phát xạ” truyền thống thường được sử dụng đầu dò công nghệ CCD. Các đi ốt quang biến năng lượng ánh sáng thành tín hiệu điện. Điện áp này được nạp vào trong các tụ điện. Sau một khoảng thời gian nạp thì các mạch được đóng lại chuyển năng lượng sang thanh ghi. Sau đó dữ liệu từ thanh ghi chuyển sang bộ chuyển đối A/D và được thu thập để phân tích bằng hệ thống máy tính kết nối phần mềm phân tích.
Máy quang phổ phát xạ sử dụng đầu dò công nghệ CCD có những điểm hạn chế:
- Độ nhạy thấp (không phát hiện được các nguyên tốcó hàm lượng thấp)
- Dải quang phổ hẹp (không phát hiện được nguyên tố có dải bước sóng cực tím hoặc thấp hơn, có thể phát hiện được nếu như sử dụng đầu dò UV – tuy nhiên cần phải đảm bảo rất nhiều yếu tố như: Hoạt động yêu cầu khí argon > 99.999%, ngoài ra còn yêu cầu khắt khe là phải có buồng quang học chân không, điều kiện nhiệt độ ổn định trong buồng quang học)
- Độ chính xác thấp (độ tin tưởng vào phép phân tích) do phân tích phổ tổng hợp và độ chính xác phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như chất lượng khí Argon, buồng quang học được ổn định nhiệt độ.
- Độ ổn định thấp (do tác động của yếu tố nhiệt độ buồng quang học và nhiệt độ môi trường)
- Yêu cầu cần bảo dưỡng thường xuyên.
Công nghệ PMT (Ống nhân quang)
Nhằm đáp ứng yêu cầu phân tích của các phòng thí nghiệm và khắc phục nhược điểm của máy quang phổ công nghệ CCD, những năm gần đây các hãng chế tạo đã phát tiển công nghệ ống nhân quang điện tử (hay còn gọi là công nghệ PMT) ứng dụng cho các phòng thí nghiệm yêu cầu kết quả phân tích đạt độ chính xác và độ nhạy cao.
Cấu tạo và hoạt động của PMT: Catốt quang thu nhận ánh sáng và giải phóng ra các điện tử (electron). Các điện tử này được tăng tốc và di chuyển tới các điện cực trung gian. Tại các điện cực trung gian này, các điện tử va chạm với bề mặt điện cực và làm giải phóng thêm các điện tử. Quá trình cứ tiếp tục đối với tất cả các điện cực khác và kết quả là tại anốt sẽ thu được rất nhiều các điện tử.
Ưu điểm của công nghệ PMT là dòng tối nhỏ (dòng điện sinh ra do nhiệt độ khi không có ánh sáng chiếu vào catốt), dải quang phổ rộng (từ bước sóng cực tím tới bước sóng hồng ngoại), độ nhạy cao.
Nhược điểm của công nghệ PMT là mỗi ống PMT chỉ thu được quang phổ của một bước sóng đơn sắc, do đó mà các máy quang phổ phân tích hợp kim sử dụng công nghệ PMT phải sử dụng nhiều phần tử PMT do đó có kích thước lớn, giá thành cao và khó nâng cấp
Công nghệ CPM
Về nguyên lý hoạt động thì công nghệ CPM tương tự như PMT nhưng khác nhau về cấu tạo. Catốt thu nhận ánh sáng và giải phóng ra các điện tử. Các điện tử được đưa vào một kênh bán dẫn hẹp và cong. Mỗi khi các điện tử va chạm vào thành bên trong của kênh dẫn sẽ giải phóng thêm các điện tử
Kết luận:
Từ sự phân tích trên ta thấy rằng mỗi công nghệ đều có những ưu nhược điểm riêng. Do đó tuỳ theo yêu cầu phân tích mà khách hàng có thể lựa chọn công nghệ sao cho phù hợp với ứng dụng của mình.
