AAS là gì? Các nguyên tắc ứng dụng cần phải ghi nhớ

Trong ngành thí nghiệm nói riêng, quá trình nghiên cứu các nguyên tố đòi hỏi người nghiên cứu cần thực hiện nhiều phương pháp khác nhau, trong đó có phương pháp AAS. Vậy AAS là gì, đây tên gọi viết tắt của phương pháp nào và ứng dụng ra sao? Hãy đọc thêm bên dưới bài viết này nhé.

1. Khái niệm về phương pháp AAS

Phương pháp AAS được viết tắt bởi cụm từ tiếng Anh là Atomic Absorption Spectrophotometric, có nghĩa là Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử. Phương pháp này được thực hiện dựa theo nguyên lý hấp thu hoặc bức xạ năng lượng hơi nguyên tử. Bởi vì, ở trạng thái bình thường các nguyên tử không hấp thụ bức xạ năng lượng. Tuy nhiên, chúng lại hấp thụ bức xạ năng lượng ở trạng thái tự do dưới dạng những đám hơi nguyên tử.

Chỉ những bức xạ đặc trưng nhất định thì mỗi nguyên tử mới có thể hấp thụ. Khi mức năng lượng của nguyên tử nhận năng lượng cao lên sẽ được gọi là trạng thái kích thích. Quá trình này được đặt tên là quá trình hấp thụ năng lượng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi và hình thành nên phổ của nguyên tử đó. Nếu sinh ra phổ trong quá trình này sẽ gọi là phổ hấp thụ nguyên tử.

Trong phân tích mẫu môi trường, đây là một trong những kỹ thuật có vai trò hàng đầu - là một hệ thống kỹ thuật cao, dễ sử dụng và hiệu quả nhằm phân tích các giá trị nguyên tố trong mẫu môi trường.

Hình 1: Phương pháp AAS

2. Phương pháp AAS cần tuân theo nguyên tắc nào?

Các nhà nghiên cứu cần phải thực hiện các quá trình làm phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử như sau:

- Để chuyển mẫu phân tích thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do từ trạng thái ban đầu (dung dịch hay rắn) nên chọn các loại trang bị và điều kiện phù hợp. Đó là nguyên tử hóa mẫu và quá trình hóa hơi.

- Lấy chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích chiếu qua đám hơi nguyên tử vừa sinh ra. Những tia bức xạ nhất định sẽ được hấp thụ bởi các nguyên tử ở trạng thái hơi và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây, nồng độ của phần cường độ của chùm tia sáng trong môi trường hấp thụ sẽ quyết định nó có bị một loại nguyên tử hấp thu hay không. Nguồn bức xạ cộng hưởng hoặc nguồn bức xạ đơn sắc chính là tên gọi của nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố.

- Người ta thu toàn bộ phân ly, chùm sáng và chọn 1 vạch hấp thụ của chùm tia sáng nhờ hệ thống máy quang phổ để đo cường độ của nó. Tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử là cường độ đã được xác định. Giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích trong một thời gian nhất định của nồng độ C.

Hình 2: Nguyên tắc làm phương pháp AAS

3. Hệ thống thiết bị của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử AAS

Hệ thống thiết bị của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử - phương pháp AAS bao gồm các phần sau:

- Nguồn phát tia cộng hưởng: Là các đèn phóng điện không điện cực, các đèn catot rỗng (HCL) hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điện.

- Hệ thống nguyên tử hóa mẫu: Sử dụng 2 loại kỹ thuật chế tạo nên gồm kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa (Lò Graphite) và nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí.

- Máy quang phổ: Đây là bộ phận đơn sắc giữa vai trò thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo. Sau đó để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ sẽ hướng vào nhân quang điện.

- Hệ thống báo hiệu tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là nồng độ nguyên tố phân tích hoặc cường độ của vạch phổ hấp thụ.

Hình 3: Thành phần của AAS

4. Máy AAS có ưu, nhược điểm gì?

4.1. Ưu điểm

- Phân tích được nhiều loại nguyên tố khác nhau với thời gian nhanh chóng.

- Mức độ chính xác của máy phổ hấp thụ nguyên tử rất cao: RSD < 2% (độ lệch chuẩn tương đối khá thấp)

- Độ lặp lại tốt: RSD < 1%

- Độ nhạy: Đo được hàm lượng tới chỉ số phần tỷ ppb (microgam/ kg) và rất nhạy.

So với máy ICP-OES thì chi phí đầu tư thấp hơn.

4.2. Nhược điểm

- Giá thành cao nên chi phí đầu tư hệ thống thiết bị khá tốn kém.

- Vì cấu tạo kỹ thuật của thiết bị khá phức tạp khi dùng do đó yêu cầu người sử dụng phải có chuyên môn cao.

- Khi phân tích hàm lượng viết, quá trình nhiễm độc có thể xảy ra.

- Nếu sử dụng sai cách dễ gây ra chập điện và cháy nổ.

Hình 4: Bố trí hệ thống phổ hấp thụ nguyên tử

5. Ứng dụng của quang phổ hấp thụ nguyên tử hiện nay

Nếu như có nguồn bức xạ cộng hưởng có thể định lượng hầu hết các nguyên tố kim loại và một số á kim As, B.

Ngành dược:

- Hỗ trợ xác định một số nguyên tố vi lượng trong máu, huyết tương, dịch não tủy,...

- Định lượng các nguyên tố vi lượng trong thuốc: Kẽm, đồng, Crom, Sắt,  Mangan, thành phần dịch truyền.

- Xác định hàm lượng các nguyên tố độc trong vật liệu bao gói, môi trường: Bi, As, Pb, Hg,...

- Các kỹ thuật định lượng như UV-VIS 

Trên đây là những giải thích về khái niệm AAS là gì? Hy vọng bạn không chỉ hiểu được về ý nghĩa mà còn biết được ứng dụng của phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử trong đời sống.