Máy quang phổ đa kênhLà một thiết bị quan trọng trong lĩnh vực đo lường và phân tích quang học, nó kết hợp công nghệ quang học và điện tử tiên tiến, có thể thu được thông tin quang phổ vật chất một cách hiệu quả và chính xác, đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Nó được phân tích dựa trên các đặc tính hấp thụ, phát xạ hoặc tán xạ của vật chất đối với các bước sóng ánh sáng khác nhau. Hệ thống quang học tích hợp của thiết bị đầu tiên phân hủy ánh sáng hỗn hợp phát ra từ nguồn sáng thành ánh sáng đơn sắc theo thứ tự bước sóng, máy dò đa kênh có thể đồng thời phát hiện và chuyển đổi tín hiệu ánh sáng ở các bước sóng khác nhau, chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện, sau đó hệ thống xử lý dữ liệu để có được dữ liệu quang phổ.
Máy quang phổ đa kênhThành phần của nó chủ yếu bao gồm một số mô-đun cốt lõi sau đây, các bộ phận làm việc cùng nhau để thực hiện thu thập và phân tích quang phổ:
I. Hệ thống nguồn sáng
Vai trò: Cung cấp ánh sáng kích thích hoặc chiếu sáng để mẫu tạo ra tín hiệu ánh sáng có thể phát hiện được (ví dụ: ánh sáng phản chiếu, huỳnh quang, ánh sáng tán xạ, v.v.).
Loại phổ biến:
Nguồn sáng liên tục: chẳng hạn như đèn deuterium (vùng cực tím), đèn halogen vonfram (vùng có thể nhìn thấy - gần hồng ngoại), đèn xenon (vùng có thể nhìn thấy UV), v.v., thích hợp cho việc hấp thụ thông thường, đo phổ phản xạ.
Nguồn sáng xung: chẳng hạn như laser (đơn sắc tốt), thích hợp cho huỳnh quang, quang phổ Raman và các tình huống khác đòi hỏi kích thích bước sóng cụ thể.
Các bộ phận phụ trợ: bao gồm bộ ổn định nguồn sáng (đảm bảo ổn định cường độ ánh sáng), ống kính hoặc sợi quang (hướng ánh sáng đến mẫu hoặc bộ đơn sắc).
II. Phòng mẫu/bể mẫu
Hành động: Đặt mẫu và nhận ra sự tương tác của ánh sáng với mẫu (ví dụ: hấp thụ, phản xạ, truyền, tán xạ, v.v.).
Tính năng thiết kế:
Thiết kế giá đỡ mẫu khác nhau theo hình thức mẫu (rắn, lỏng, khí), ví dụ, đĩa so sánh thạch anh thường được sử dụng cho mẫu lỏng, đầu dò phản xạ hoặc bảng mẫu cho mẫu rắn.
Một số thiết bị được trang bị nhiệt độ không đổi, khuấy và các thiết bị khác để đáp ứng nhu cầu đo lường của các mẫu đặc biệt (ví dụ: mẫu sinh học, hệ thống phản ứng hóa học).
III. Hệ thống quang phổ (bộ đơn sắc)
Vai trò: Phân tách ánh sáng hợp chất thành ánh sáng đơn sắc theo thứ tự bước sóng, là một trong những thành phần cốt lõi của máy quang phổ.
Thành phần chính:
Khe tới: Giới hạn chiều rộng của ánh sáng tới, giảm nhiễu và cải thiện độ phân giải phổ.
Chuẩn trực: Chuyển đổi ánh sáng phân tán qua khe thành ánh sáng song song, chiếu lên phần tử phân tán.
Yếu tố phân tán: Đạt được sự phân tán ánh sáng (quang phổ), các loại phổ biến là:
Grating: Sử dụng nguyên tắc nhiễu xạ và giao thoa của ánh sáng để phân tán ánh sáng, tốc độ phân tán cao và phạm vi bước sóng rộng, đó là sự lựa chọn chính.
Lăng kính: Quang phổ sử dụng nguyên tắc khúc xạ của ánh sáng, phù hợp với một phạm vi bước sóng cụ thể (chẳng hạn như ánh sáng khả kiến), nhưng với tốc độ phân tán thấp.
Focus Mirror: Tập trung ánh sáng đơn sắc sau khi phân tán vào khe thoát hoặc mảng máy dò.
IV. Hệ thống phát hiện
Tác dụng: Chuyển đổi tín hiệu ánh sáng (photon) thành tín hiệu điện (dòng điện hoặc điện áp) và khuếch đại ban đầu.
Thành phần cốt lõi:
Mảng máy dò đa kênh: Đây là sự khác biệt chính giữa máy quang phổ đa kênh và máy quang phổ đơn kênh, có khả năng phát hiện tín hiệu ánh sáng ở nhiều bước sóng cùng một lúc mà không cần bộ phận chuyển động để quét bước sóng, cải thiện đáng kể tốc độ phát hiện. Các loại phổ biến là:
Charge Coupling Devices (CCD): Thích hợp cho vùng UV-Visible, độ nhạy cao và phản ứng nhanh, được sử dụng rộng rãi trong phân tích phổ thông thường.
Photodiode Array (PDA): Thời gian đáp ứng ngắn, phù hợp để theo dõi các quá trình động học nhanh như động lực học của phản ứng hóa học.
Mảng máy dò hồng ngoại (như mảng thủy ngân Telluride MCT): Thích hợp cho vùng quang phổ hồng ngoại, cần phối hợp với thiết bị làm lạnh để giảm tiếng ồn.
Mạch khuếch đại tín hiệu: khuếch đại tín hiệu điện yếu từ đầu ra của máy dò để dễ dàng xử lý tiếp theo.
V. Hệ thống xử lý và kiểm soát dữ liệu
Vai trò: tín hiệu điện được thu thập, chuyển đổi, phân tích và kiểm soát hoạt động của từng bộ phận của thiết bị (chẳng hạn như công tắc nguồn sáng, hiệu chuẩn bước sóng, v.v.).
Thành phần:
Thẻ thu thập dữ liệu: Chuyển đổi tín hiệu điện tương tự thành tín hiệu kỹ thuật số, truyền đến máy tính.
Hệ thống phần mềm: cho phép hiển thị thời gian thực, lưu trữ, phân tích dữ liệu quang phổ (ví dụ: phát hiện đỉnh, hiệu chỉnh đường cơ sở, phù hợp với quang phổ, v.v.) và cung cấp giao diện hoạt động của thiết bị (cài đặt tham số, chỉnh sửa phương pháp, v.v.).
Hệ thống điều khiển: bằng bộ vi xử lý hoặc hướng dẫn máy tính, phối hợp công việc của nguồn sáng, hệ thống quang phổ, máy dò để đảm bảo hoạt động ổn định của thiết bị.