intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang vùng VIS sử dụng tổ hợp cách từ đặc biệt và CMOS camera làm detector

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST
Báo xấu
25
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong đề tài nghiên cứu này, sử dụng CMOS, một loại camera thường chỉ được dùng trong công nghệ giải trí vào việc định lượng các chất nhờ sử dụng tổ hợp cách tử đặc biệt thông qua phần chuyển đổi tín hiệu quang phổ thu được thành đại lượng phổ biến trong máy đo quang hiện nay giúp có thể chế tạo được thiết bị đo quang vùng VIS giá thành rẻ, nhỏ gọn và chủ động được công việc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang vùng VIS sử dụng tổ hợp cách từ đặc biệt và CMOS camera làm detector

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ Bùi Anh Thƣ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO QUANG VÙNG VIS SỬ DỤNG TỔ HỢP CÁCH TỬ ĐẶC BIỆT VÀ CMOS CAMERA LÀM DETECTOR LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2015
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ Bùi Anh Thƣ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO QUANG VÙNG VIS SỬ DỤNG TỔ HỢP CÁCH TỬ ĐẶC BIỆT VÀ CMOS CAMERA LÀM DETECTOR Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60440118 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS. Alexandder Scheeline PGS. TS. Tạ Thị Thảo Hà Nội - 2015
  3. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan Luận văn thạc sỹ khoa học với đề tài “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang vùng VIS sử dụng tổ hợp cách từ đặc biệt và CMOS camera làm detector” là công trình nghiên cứu của bản thân. Các thông tin tham khảo dùng trong luận văn được lấy từ các công trình nghiên cứu có liên quan và được nêu rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kì công trình khoa học nào khác. Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Học viên Bùi Anh Thư
  4. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô, các anh chị, bạn bè, đồng nghiệp, những người thân trong gia đình và các cơ quan có liên quan. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn tới GS. Alexander Scheeline – người đã luôn chỉ dẫn tôi trong các thí nghiệm và các giai đoạn hoàn thiện máy; tới PGS. TS. Tạ Thị Thảo – cô đã luôn quan tâm, giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp thành phố Hà Nội: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang cầm tay kết hợp với kit thử để phân tích nhanh lượng vết amoni, nitrit và nitrat trong nước tại hiện trường”, mã số: 01C- 02/05-2014-2 cho những nghiên cứu trong luận văn này. Tôi vô cùng biết ơn Tập thể các Thầy, cô giáo và cán bộ nhân Bộ môn Hóa Phân tích – trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người đã hết lòng ủng hộ, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành tốt đề tài. Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2015 Học viên Bùi Anh Thư i
  5. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU ..........................................................v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. vii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................1 1.1 Các thiết bị đo quang tại hiện trƣờng ...............................................................1 1.1.1 Giới thiệu một số thiết bị đo hiện trường tại Việt Nam .....................................1 1.1.2 Các phương pháp định lượng nhanh thông số hóa học tại hiện trường............2 1.2 Các thành phần chính trong máy quang phổ. ..................................................6 1.2.1 Các loại nguồn sáng sử dụng trong máy đo quang. ..........................................6 1.2.1.1 Nguồn sáng Vonfram: .....................................................................................7 1.2.1.2 Nguồn sáng laser.............................................................................................8 1.2.1.3 Đèn hơi thủy ngân:........................................................................................10 1.2.1.4 Diode phát quang (LED): .............................................................................11 1.2.2 Các quang hệ tạo tia đơn sắc (monochromator). ............................................14 1.2.2.1 Lăng kính và bộ phân tách chùm tia: ............................................................14 1.2.2.2 Lăng kính tán sắc (lăng kính khúc xạ) ..........................................................15 1.2.2.3 Bộ tách chùm tia............................................................................................16 1.2.3 Cách tử .............................................................................................................17 1.2.3.1 Cách tử khắc vạch .........................................................................................18 1.2.3.3 Cách tử giao thoa ..........................................................................................18 1.2.3.4 Cách tử phẳng truyền qua .............................................................................18 1.2.3.5 Cách tử giao thoa lõm. ..................................................................................18 ii
  6. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư 1.2.4 Gương trong các máy quang phổ.....................................................................19 1.2.4.1 Gương cầu .....................................................................................................19 1.2.4.2 Quang sai của gương ....................................................................................22 1.2.4 Detector ............................................................................................................23 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .............................................................................25 2.1 Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu...................................................................25 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................25 2.1.2 Nội dung nghiên cứu ........................................................................................25 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu..................................................................................26 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu chế tạo máy đo quang .............................................26 2.2.2 Phương pháp đánh giá thiết bị đo qua phân tích nitrit và amoni ....................26 2.3 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị. ..............................................................................27 2.3.1 Dụng cụ chế tạo máy ........................................................................................27 2.3.2 Hóa chất ...........................................................................................................27 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................31 3.1 Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang cầm tay. ..............................................31 3.1.1 Nghiên cứu lựa chọn nguồn sáng.....................................................................31 3.1.2 Nghiên cứu lựa chọn nguồn nuôi thiết bị .........................................................35 3.1.3 Nghiên cứu lựa chọn cách tử và chế tạo tổ hợp cách tử..................................38 3.1.4 Nghiên cứu lựa chọn gương .............................................................................44 3.1.5 Nghiên cứu lựa chọn cuvett..............................................................................48 3.1.6 Lựa chọn lắp đặt detector ................................................................................51 3.2 Ứng dụng phần mềm Spectroburst để xử lý tín hiệu hình ảnh ....................54 3.2.1 Nguyên tắc xây dựng ........................................................................................54 iii
  7. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư 3.2.2 Giao diện và cách sử dụng ...............................................................................59 3.3 Đánh giá đặc tính thiết bị đo khi phân tích nitrit và amoni bằng phƣơng pháp trắc quang.......................................................................................................63 3.3.1 Phổ hấp thụ lý thuyết của dung dịch phức màu ...............................................63 3.3.2 Độ phân giải của máy ......................................................................................65 3.3.3 Đánh giá độ chụm qua phép đo Nitrit..............................................................65 3.3.4 Độ đúng ............................................................................................................67 KẾT LUẬN ..............................................................................................................69 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................70 iv
  8. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU Hình 1.1: Thiết bị đo đơn chỉ tiêu (pH, độ dẫn, độ đục, DO) .....................................1 Hình 1.2: Thiết bị đo đa chỉ tiêu tại hiện trường .........................................................1 Hình 1.3: Các thiết bị đo quang cầm tay của hãng HANNA bán kèm với kit thử (từ 160 USD đến 1500 USD). ...........................................................................................4 Hình 1.4: Thiết bị đo quang cầm tay các hãng khác ...................................................5 Hình 1.5: Phổ ánh sáng khả kiến.................................................................................6 Hình 1.6: Năng lượng các nguồn sáng phát ra ánh sáng khả kiến ..............................7 Hình 1.7: Cấu trúc laser khí Argon-Ion ......................................................................8 Hình 1.8: Cấu tạo của diode phát ánh sáng trắng......................................................14 Hình 1.9: Lăng kính tán sắc đều ...............................................................................15 Hình 1.10: Hệ Czerny-Turner và đường đi của tia sáng ...........................................19 Hình 1.11: Quang sai ở gương cầu lõm ....................................................................22 Hình 3.1: Quang phổ khả kiến của đèn hơi thủy ngân qua lỗ kim 50µm. ................32 Hình 3.2: Quang phổ khả kiến của đèn hơi thủy ngân qua lỗ kim 400µm. ..............32 Hình 3.3: Phổ hấp thụ của ánh sáng thu được từ đèn LED. ......................................33 Hình 3.4: Cấu tạo đèn LED dùng cho thiết bị đo quang cầm tay. ............................34 Hình 3.5: Quang phổ hình ảnh của đèn LED khi qua lỗ kim 50µm. ........................34 Hình 3.6: Hộp chiết áp đi kèm với thiết bị. ...............................................................36 Hình 3.7: Sơ đồ mạch điện trong hộp chiết áp..........................................................36 Hình 3.8: Nguồn nuôi thiết bi sử dụng USB kết nối máy tính. .................................37 Hình 3.9: Mô hình nghiên cứu khoảng cách và góc quay các cách tử.....................39 Hình 3.10: Dạng phổ quan sát qua màn chiếu khi thay đổi vị trí các cách tử. .........39 Hình 3.11: Sơ đồ bố trí mặt quay các cách tử. ..........................................................40 Hình 3.12: Quang phổ thu được khi điều chỉnh mặt quay của các cách tử TN3. .....41 Hình 3.13: Ảnh SEM của bề mặt cách tử. ................................................................42 Hình 3.14: Hình ảnh hệ thấu kính và sơ đồ lắp đặt hệ thấu kính trong thiết bị. .......44 Hình 3.15: Ảnh phổ thu được khi sử dụng thấu kính đơn. .......................................45 Hình 3.16: Vị trí đặt gương parabol lệch tâm (OAP mirror) trong máy chế tạo. .....46 Hình 3.17: Chi tiết thiết kế của gương parabol lệch tâm (Edmund Optic) ...............46 Hình 3.18: Ảnh phổ thu được khi sử dụng thấu kính Edmund Optic. ......................46 Hình 3.19: Ảnh phổ thu được khi sử dụng thấu kính đơn. .......................................47 Hình 3.20: Ảnh phổ thu được khi sử dụng parabol lệch tâm. ...................................48 Hình 3.21: Cuvet lựa chọn cho thiết bị đo quang cầm tay. .......................................50 Hình 3.22: Vị trí buồng cuvet trong máy đo. ............................................................51 v
  9. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư Hình 3.23: Sơ đồ chi tiết Camera (a) và thông số cụ thể camera lựa chọn trong thiết bị chế tạo (b)..............................................................................................................53 Hình 3.24: Hình ảnh chụp được về màu sắc của ánh sáng trắng sau khi qua mẫu và qua cách tử. ...............................................................................................................55 Hình 3.25: Giao diện đâu tiên của phần mềm ...........................................................60 Hình 3.26: Cửa sổ thiết lập thông số. ........................................................................60 Hình 3.27: Trải phẳng quang phổ .............................................................................61 Hình 3.28: Phổ hấp thụ của phức màu tạo bởi thuốc thử Griess cải tiến (bên trái) và phức inđohymol (bên phải) trên máy UV-1650 PC ..................................................64 Hình 3.29: Phổ hấp thụ của phức màu tạo bởi thuốc thử Griess cải tiến (bên trái) và phức inđohymol (bên phải) trên máy đo quang tự chế tạo .......................................64 Hình 3.30: Độ phân giải của thiết bị đo ở các bậc phổ khác nhau. ...........................65 Hình 3.31: Độ lặp lại về độ hấp thụ quang của mẫu nitrit 0,5ppm ...........................67 Hình 3.32: Đường chuẩn phân tích nitrit (A- C(ppm) tại bước sóng 458 nm. ........68 Hình 3.33: Đường chuẩn xác định amoni (A- C(ppm) trên máy đo quang tự chế tạo ...................................................................................................................................68 Bảng 1.1: Bước sóng ánh sáng khả kiến và màu sắc nhận được ................................6 Bảng 1.2: Các vạch phổ mạnh nhất do đèn hơi thủy ngân phát xạ ra gồm: .............10 Bảng 3.1: Độ hấp thụ quang của dung dịch phức màu nitrit khi đo lặp lại. .............65 vi
  10. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AC Alternating current Dòng xoay chiều CCD Charge-couple device Cảm biến tích điện kép CMOS Complementary Metal – Oxide – Cảm biến bán dẫn có bổ sung Semiconductor oxit kim loại COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxi hóa hóa học DO Dissolved oxygen Oxy hòa tan LED Light-emitting diode Đèn đi-ốt phát quang OAP Off-axis parabola Parabol lệch trục ORP Oxidation - Reduction Potential Thế oxi hóa - khử SEM Scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét TDS Total dissolved solids Tổng chất rắn hòa tan TSS Total suspended solids Tổng chất rắn lơ lửng UV Ultraviolet Tia tử ngoại UVA Ultraviolet A Tia tử ngoại A UVC Ultraviolet C Tia tử ngoại C VIS Visible Nhìn được vii
  11. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư MỞ ĐẦU Hiện nay, trên thế giới, thị trường các thiết bị phân tích quang gọn nhẹ, dành cho nhu cầu phân tích của các phòng thí nghiệm nhỏ, các trường học hay nhu cầu phân tích kiểm tra sản phẩm của các cơ sở sản xuất nhỏ hoặc thiết bị phân tích hiện trường có khả năng quan trắc nhiều chỉ tiêu đang phát triển chóng mặt nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu bởi giá thành còn cao. Bên cạnh đó, hầu hết các thiết bị quang được xây dựng theo sơ đồ nguyên tắc chung của máy đo quang thông thường nên vẫn còn nhược điểm khi sử dụng để phân tích nhanh tại hiện trường do hạn chế về nguồn sáng và detector xử lý tín hiệu đo. Ngoài ra còn do yêu cầu nghiêm ngặt về điều kiện sử dụng đối với detector và các bản mạch điện tử, nên giá thành chưa thể giảm. Đối với tổ chức và các cá nhân, nhu cầu kiểm định chất lượng các thông số hóa học trong các đối tượng phân tích nói chung và trong mẫu nước nói riêng đòi hỏi nhiều công đoạn từ lấy mẫu, bảo quản mẫu và phân tích, chờ kết quả phân tích... rất mất thời gian và chi phí cao, đặc biệt là những nơi không thể đầu tư phòng thí nghiệm hiện đại. Do vậy, việc có một thiết bị phân tích cầm tay, xác định được nhiều chỉ tiêu với giá thành hợp lý, không đòi hỏi vận hành bởi kỹ thuật viên có tay nghề cao chắc chắn là một nhu cầu lớn đối với thị trường còn bỏ ngỏ này. Với sáng kiến ghép các cách tử nhựa trong thành tổ hợp tán xạ, chúng tôi đã nhận được giải thưởng sáng tạo khoa học do Hiệp hội Hóa phân tích và Quang phổ Mỹ trao tặng tháng 10/2013. Trong nghiên cứu đó, đã nêu rõ sự phổ biến của các CMOS camera trong các thiết bị hàng ngày như điện thoại, máy tính bảng v.v... cũng như việc không thể sử dụng chúng cho mục đích khoa học mà cụ thể ở đây là phân tích quang phổ khi đi kèm với các quang hệ có trong hầu hết các thiết bị quang trắc. Tổ hợp cách tử đặc biệt đã cho phép sử dụng CMOS camera như một detector thay thế cho các đầu đọc CCD đắt tiền trong các máy phân tích quang [21]. Như vậy, một thị trường các thiết bị đo quang giá rẻ chưa tồn tại trước đây đã mở ra và Trang 1
  12. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư nhu cầu kết hợp quang hệ đặc biệt với detector thông dụng để đưa các máy đo quang ra khỏi phòng thí nghiệm và đi vào cuộc sống hàng ngày là lớn hơn bao giờ hết. Vì vậy, để đưa thiết bị quang trắc này tới hiện trường, các phòng thí nghiệm nhỏ và nhà trường, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu chế tạo thiết bị đo quang vùng VIS sử dụng tổ hợp cách từ đặc biệt và CMOS camera làm detector”. Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng CMOS, một loại camera thường chỉ được dùng trong công nghệ giải trí vào việc định lượng các chất nhờ sử dụng tổ hợp cách tử đặc biệt thông qua phần chuyển đổi tín hiệu quang phổ thu được thành đại lượng phổ biến trong máy đo quang hiện nay giúp có thể chế tạo được thiết bị đo quang vùng VIS giá thành rẻ, nhỏ gọn và chủ động được công việc. Trang 2
  13. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Các thiết bị đo quang tại hiện trƣờng 1.1.1 Giới thiệu một số thiết bị đo hiện trƣờng tại Việt Nam Hiện trạng phân tích quan trắc môi trường tại Việt Nam chủ yếu là các thiết bị đo đơn chỉ tiêu như thiết bị đo pH/ORP bằng phương pháp đo điện cực chọn lọc ion, thiết bị đo tổng chất rắn hòa tan hay độ dẫn TDS/EC bằng phương pháp đo điện cực, đo độ đục bằng phương pháp quang học và đo oxy hòa tan DO chủ yếu dùng sensor điện hóa. Hiện nay có rất nhiều thiết bị đo đa chỉ tiêu, thuận lợi cho quan trắc hiện trường với đặc tính gọn nhẹ, dễ sử dụng, sử dụng công nghệ tiên tiến (công nghệ quang học) của các Hãng: Hach, Horiba, YSI…Một số thiết bị tích hợp hệ thống tự làm sạch bằng cần gạt Hình 1.1: Thiết bị đo đơn chỉ tiêu (pH, độ dẫn, độ đục, DO) Hình 1.2: Thiết bị đo đa chỉ tiêu tại hiện trường Ta thấy rằng, các thiết bị đo hiện trường dù là đơn chỉ tiêu hay đa chỉ tiêu chủ yếu là pH, độ dẫn, độ đục, nhiệt độ và oxy hòa tan sử dụng các điện cực tương Trang 1
  14. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư ứng. Để phát triển mở rộng các chỉ tiêu có thể phân tích được tại hiện trường thì xu hướng chung của thế giới là nghiên cứu lựa chọn các phương pháp quang học, chế tạo các thiết bị đo quang nhỏ gọn để có thể tiến hành phân tích tại hiện trường. 1.1.2 Các phƣơng pháp định lƣợng nhanh thông số hóa học tại hiện trƣờng. Để đáp ứng nhu cầu phân tích nhanh các thông số hóa học tại hiện trường, có ba phương pháp phổ biến nhất hiện nay là: - Chế tạo các kit thử nhỏ gọn trên cơ sở các phương pháp trắc quang từ các thuốc thử pha chế sẵn. Trên thị trường đã có rất nhiều hãng đưa ra sản phẩm thương mại loại này để xác định nhanh các dạng nitơ trong các đối tượng khác nhau. Tuy nhiên, vì là sản phẩm thương mại nên nhà sản xuất đều không công bố thành phần của các gói kit thử cũng như nguyên tắc của phép thử là gì. Mặt khác, phép phân tích sử dụng đơn thuần kit thử chỉ cho phép định tính hoặc bán định lượng các chất chứ không thể xác định lượng vết. Nếu muốn định lượng, người dùng pahir mua các kit thử bán kèm theo thiết bị đo quang cầm tay với giá thành đắt. - Chế tạo các thiết bị đo quang có khả năng đo online, tích hợp việc phân tích rất nhiều các chỉ tiêu khác nhau trong nước. Nguyên lý của phương pháp này chủ yếu dựa trên việc đo phổ hấp thụ quang vùng UV sau đó phân tích giải phổ đo được để tính ra đồng thời các chỉ tiêu như COD, DO, TSS, amoni, nitrat.. Một số sản phẩm thương mại đã được dùng phổ biến để quan trắc online tại các dòng sông, các bể xử lý nước thải của các hãng khác nhau. Tuy nhiên, các thiết bị phân tích này rất đắt, (thường có giá thành từ vài nghìn đô đến vài chục nghìn đô) và không cần thiết cho việc phân tích chọn lọc các chỉ tiêu hoặc các mẫu phân tích kiểm nghiệm sản phẩm cũng như độ nhạy không cao khi phân tích các chỉ tiêu amoni, nitrat, nitrit vì hệ số hấp thụ mol phân tử của chất hấp thụ ánh sáng vùng UV thấp, nên khó có thể sử dụng cho các phép phân tích riêng biệt. Trang 2
  15. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư - Chế tạo các thiết bị đo quang (spectrophotometer) hoặc đo màu (colorimeter) gọn nhẹ và cơ động cho các thông số đo cụ thể. Các thiết bị này chủ yếu của các hãng nước ngoài sản xuất như Hach với thiết bị DR 2700, DR 2800 và HANNA với các thiết bị có ký hiệu HI 96101- HI 96752, ......chủ yếu sử dụng detector nhân quang điện, có hạn chế là khó hiệu chỉnh theo điều kiện khi phân tích hiện trường ở Việt Nam hoặc nền mẫu phức tạp, không có điều kiện bảo trì, bảo dưỡng và luôn gắn liền với các kit thử đặt mua nên rất phức tạp khi kit thử hết và giá phân tích cao. Mặt khác quan trọng nhất là thiết bị này không cho phép đo các thông số khác ngoài thông số trên máy đo do các bước sóng cài đặt là cố định cho mỗi chất phân tích. Hình 1.3 là hình ảnh minh họa thiết bị đo đo quang cầm tay để phân tích đặc hiệu một số chỉ tiêu chất lượng nước của hãng HANNA, dữ liệu thuộc catalog online của HANNA tháng 4/2015. Hình 1.4 là hình ảnh thiết bị đo quang cầm tay của các hãng khác. HI 96710 Free and Total Chlorine and pH Portable Photometer Thiết bịđo quang xácđịnh clorin và pH - Khoảng xác định xác định pH từ 6.5 đến 8.5 Chlorin tự do từ 0.00 đến 5.00 mg/L Chlorin tổng từ 0.00 đến 5.00 mg/L - Độ phân giải 0.1 pH, Chlorin là 0.01 mg/L dưới 3.50 mg/L Chlorine Và0.10 mg/L khi hàm lượng lớn hơn 3.50 mg/L Chlorine Độ chính xác củapH là ±0.1 pH ở 25°C, Chlorine tự do là ±0.03 mg/L ±3% ở 25°C và Chlorin tổng ±0.03 mg/L ±3% ở25°C. Phương pháp xác định PH là phương pháp đo màu với chỉ thị phenol đỏ và phương pháp xác định chlorin theo phương pháp USEPA và phương pháp tiêu chuẩn 4500-Cl G. Nguồn sáng là đèn Tungsten, Pin 9V. Trang 3
  16. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư HI 96745 Chlorine, Total Hardness, Iron LR and pH Portable Photometer Thiết bị đo quang hiện trường xác định Chlorin, tổng độ cứng, Fe và pH Khoảng xác định pH từ 6.5 đến 8.5 Chlorin tự do từ 0.00 đến 5.00 mg/L, chlorin tổng từ 0.00 đến 5.00 mg/L Độ cứng Mg từ 0.00 đến 2.00 mg/L, độ cứng Ca từ 0.00 đến 2.70 mg/L tổng độ cứng từ 0.00 đến 4.70 mg/L Fe từ 0.00 đến 1.60 mg/L Độ phân giải 0.1 pH Độ chính xác của pH ±0.1 pH ở 25°C, của Cl2 là±0.03 mg/L ±3% ở 25°C, của clorin tổng là ±0.03 mg/L ±3% ở 25°C Nguồn sáng là đèn Tungsten, pin 9V, nhiệt độ đo được từ 0 – 500C Hình 1.3: Các thiết bị đo quang cầm tay của hãng HANNA bán kèm với kit thử (từ 160 USD đến 1500 USD). Thiết bị đo quang cầm tay DR2800 của Thiết bị đo quang cầm tay của hãng hãng HACH, dùng pin. (DR 2800™ Color HQ. (X- Rite SP60 Portable Portable Spectrophotometer with Sphere Based Spectrophotometer. Lithium-Ion Battery. $3.947) $4.530) Trang 4
  17. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư Thiết bị đo quang cầm tay Lovibond® RT 500 Portable CM2500d/2600d Portable Sphere Spectrophotometer. $7.997 Spectrophotometer Hình 1.4: Thiết bị đo quang cầm tay các hãng khác Máy quang phổ DR 2800 có thể sử dụng ngoài hiện trường hoặc trong phòng thí nghiệm ngay cả khi không có sẵn nguồn nhờ có pin làm nguồn phụ. Đây là máy phân tích có thể phân tích được nhiều chỉ tiêu môi trường, đã được cài đặt sẵn 240 phương pháp phân tích với màn hình cảm ứng giao diện sử dụng trực quan, có cổng USB nên rất thuận tiện cho việc cập nhật phần mềm và kết nối với các thiết bị ngoài như PC/máy in. Tự động nhận diện chương trình phân tích khi sử dụng test với ống TNTplus có mã vạch, máy nhỏ gọn, có thể đo mở, không cần đóng nắp đậy buồng đo, Hoạt động bằng pin Lithium hoặc nguồn AC. Có thể sử dụng với bộ Pour-Thru Cell khi cần phân tích lượng mẫu lớn hoặc đo dạng vết. Với thiết bị đo quang cầm tay Lovibond® RT 500 Portable Spectrophotometer thì thang đo bước sóng trong khoảng 400 nm – 700nm, thời gian đo 2s, nguồn điện 90 - 130VAC or 100 - 240VAC, 50 - 60Hz, thời gian đo của pin sạc được 4 giờ, trọng lượng của thiết bị là 1,1kg. Tuy nhiên, một điều đặc biệt quan trọng là thiết bị đo quang cầm tay của các hãng trên ví dụ như DR2800 có giá thành cao $3.947, RT500 có giá $7.997 nên Trang 5
  18. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư việc trang bị, mua thiết bị cho các cơ sở phân tích gặp nhiều khó khăn về nguồn kinh phí. Ngoài ra tại các trung tâm phân tích quan trắc môi trường, việc nghiên cứu và chuẩn bị các hóa chất thuốc thử là rất yếu nên họ lại phải mua các thuốc thử đi kèm theo máy, nên việc phân tích sẽ không chủ động được về thời gian. Vì thế, nhu cầu nghiên cứu sản xuất thiết bị đo quang cầm tay có khả năng phân tích nhanh các chỉ tiêu hóa học trong đó người sử dụng chủ động chọn phương pháp phân tích, pha chế hóa chất, thuốc thử, xây dựng đường chuẩn để định lượng là rất lớn. 1.2 Các thành phần chính trong máy quang phổ. 1.2.1 Các loại nguồn sáng sử dụng trong máy đo quang. Vùng phổ điện tử mà các phân tử hấp thụ ánh sáng, liên quan đến sự chuyển mức năng lượng của các electron liên kết từ trạng thái cơ bản lên trạng thái kích thích có dải đo từ 200 - 800nm. Hình 1.5: Phổ ánh sáng khả kiến Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, màu sắc mà mắt nhận được chia theo dải bước sóng hẹp như ở bảng 1-1. Trên cơ sở dải phổ này mà hệ tán sắc ánh sáng dùng kính lọc sẽ tách được chùm ánh sáng trắng thành các dải phổ nói trên. [4] Bảng 1.1: Bước sóng ánh sáng khả kiến và màu sắc nhận được Trang 6
  19. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư Các nhà hiển vi học ban đầu sử dụng nến, đèn dầu, và ánh sáng Mặt Trời tự nhiên để cung cấp ánh sáng cho các hệ quang cụ tương đối thô sơ trong kính hiển vi. Các nguồn sáng này chiếu sáng không đều, khi lập lòe, khi bùng phát rực rỡ, và thường tiềm ẩn mối nguy hiểm về lửa. Ngày nay, các bóng đèn phát sáng cường độ cao đế bằng volfram là nguồn sáng chủ yếu dùng trong kính hiển vi hiện đại và chiếm đa số trong các hệ thống chiếu sáng gia đình. Ngoài ra, rất nhiều loại nguồn sáng sáng cùng với đèn W còn được dùng trong các thiết bị quang hoặc trong cuộc sống hàng ngày. Hình 1.6 là sơ đồ mô tả năng lượng các nguồn phát ra ánh sáng khả kiến. Hình 1.6: Năng lượng các nguồn sáng phát ra ánh sáng khả kiến 1.2.1.1 Nguồn sáng Vonfram: Tạo ra khi cho dòng điện chạy qua một sợi đốt rất mảnh làm bằng tungsten (đặt trong bóng thủy tinh đã rút chân không) để nung lên đến một nhiệt độ rất cao và tạo ra ánh sáng nhìn thấy được. Hiệu suất phát sáng rất thấp vì 98% năng lượng bức xạ ra thuộc dải sóng hồng ngoại (bức xạ nhiệt), không nhìn thấy được. Hiệu suất này thường chỉ đạt 18 lm/W. Tuy vậy, giá thành của đèn sản xuất ra tương đối rẻ. Tuổi thọ điển hình loại bóng đèn này khoảng 1000 giờ. [15] Trang 7
  20. Luận văn Thạc Sĩ Bùi Anh Thư Đèn volfram nóng sáng là vật bức xạ nhiệt phát ra phổ ánh sáng liên tục trải rộng từ khoảng 300nm, trong vùng tử ngoại, tới gần 1400nm, trong vùng hồng ngoại. Loại đèn tiêu biểu gồm một bóng thủy tinh hàn kín bên trong chứa đầy một chất khí trơ, và một sợi dây tóc bằng volfram hoạt động mạnh khi có dòng điện đi qua. Bóng đèn tạo ra một lượng rất lớn ánh sáng và nhiệt, nhưng ánh sáng chỉ chiếm có 5 đến 10% tổng năng lượng mà chúng phát ra. Đèn volfram có xu hướng kém tiện lợi, ví dụ như cường độ của nó giảm theo tuổi thọ và nó làm đen vỏ đựng bên trong do volfram bốc hơi chậm lắng trở lại thủy tinh. Nhiệt độ màu và độ chói của đèn volfram biến thiên theo hiệu điện thế áp dụng, nhưng giá trị trung bình cho nhiệt độ màu biến thiên trong khoảng từ 2200K đến 3400K. Đôi khi bên trong bóng đèn volfram chứa các chất khí trơ như krypton hoặc xenon, nhằm tạo ra chân không để bảo vệ dây tóc volfram nóng. Các chất khí này làm tăng hiệu suất của đèn nóng sáng vì chúng làm giảm lượng volfram bốc hơi rồi lắng xuống bên trong bóng thủy tinh bao ngoài. 1.2.1.2 Nguồn sáng laser Laser (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation (Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát bức xạ cưỡng bức) có đặc điểm là chúng phát ra chùm ánh sáng liên tục gồm một bước sóng riêng biệt (hoặc đôi khi là một vài bước sóng), cùng pha, đồng nhất, gọi là ánh sáng kết hợp. Bước sóng ánh sáng do laser phát ra phụ thuộc vào loại chất cấu tạo nên laser là tinh thể, diode hay chất khí. Hình 1.7: Cấu trúc laser khí Argon-Ion Trang 8
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.09: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Quản Trị Kinh Doanh
81 tài liệu
1643 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2