Số điện thoại: 024 6683 9670
Đăng ký
Đăng nhập
![[Vietnamese]](/html/style/images/lang-vie.jpg){kind=small}
![[English]](/html/style/images/lang-eng.jpg){kind=small}
Rất nhiều thiết bị ICP-OES phải chịu nhiều chi phí vận hành và bảo dưỡng, tăng tổng chi phí cho người sử dụng lên một cách đáng kể. Các chi phí này được tăng lên bởi thời gian chết của thiết bị.
Tuy nhiên, tin tốt là các công nghệ quang phổ kế mới đang giảm giá thành bằng cách loại bỏ hoặc giảm thiểu tác động của các điểm yếu vốn có trong thiết kế thiết bị “truyền thống”.
Thiết bị ICP-OES thông thường dựa trên ít nhất một sự tiêu hao tốn kém là nguồn cung cấp liên tục của khí thanh lọc.
Các yếu tố được phân tích liên tục (bao gồm nhiều hoặc toàn bộ là phi kim loại) yêu cầu các phép đo dưới 200 nanômét (nm) trong khoảng UV. Không may, các thiết kế thông thường lại mở với môi trường nên không khí hiện hữu trong các đường dẫn quang học. Bên cạnh đó, các đường dưới 180nm được hấp thụ mạnh bởi phân tử oxy và nước trong không khí. Vì vậy, các thiết bị phải thanh lọc không khí bằng cách thay thế nó với khí argon hoặc nitơ.
Thanh lọc không khí khỏi đường dẫn quang học có thể mất tới 2 tiếng để khởi động. Đa số các phòng lab không thể có đủ khả năng để mất lượng lớn năng suất như vậy. Do đó để duy trì toàn vẹn hệ thống, họ phải làm đầy và thanh lọc khí liên tục – thậm chí cả khi hệ thống không phân tích mẫu. “Thanh lọc chế độ chờ” (standby purging) này thường tiêu thụ 1 lít khí tốn kém trong 1 phút, lên tới vài nghìn đô la vào sự lãng phí lượng khí thanh lọc và chi phí mỗi năm. Thêm nữa, thiết kế làm đầy/thanh lọc liên tục này làm tăng khả năng các tạp chất trong khí có thể làm ô nhiễm các thành phần của hệ thống quang học, yêu cầu chi phí sửa chữa thêm vào.
Một giải pháp loại bỏ sự cần thiết của việc thanh lọc khí argon hay nitơ liên tục dẫn đến việc loại bỏ cả khí, chi phí tiêu thụ và sự chậm trễ thanh lọc. Thay vào đó, hệ thống này được làm đầy argon vĩnh viễn, tuần hoàn khí qua một hộp lọc nhỏ tốt cho ít nhất 2 năm. Người dùng có thể khởi động và tắt thiết bị theo ý muốn. Quang phổ kế đạt được kết quả phân tích ổn định và hiệu suất UV thấp tuyệt vời, không có việc chờ thanh lọc hay làm chậm khởi động.
Với khoảng 600 khối khí lọc tích trữ hàng năm, công nghệ này có thể tiết kiệm 3800 đô la một năm cho riêng việc tiêu thụ khí.
Tia Plasma tạo ra khá nhiều nhiệt. Để xử lý, hệ thống ICP-OES truyền thống đỏi hỏi người dùng thêm một hệ thống làm mát ngoài, thường là máy làm lạnh bằng nước. Đó là một thành phần đắt đỏ và phức tạp thêm phần rắc rối đáng kể cho toàn hệ thống. Một máy làm lạnh ngoài dễ bị rò rỉ bên trong, có thể gây ra tổn thất cho các thành phần thiết bị đắt tiền như máy phát plasma RF hay cuộn tải. Nó cũng có thể cần phải tu sửa thường xuyên, không cân xứng với thời gian chết.
Chỉ một vài hệ thống làm mát này tồn tại lâu hơn quang phổ kế của chúng. Còn lại, trong thực tế, máy làm lạnh thường đòi hỏi thay thế sớm, hơn nữa còn rất đắt tiền.
Ngoài ra, chi phí làm mát trực tiếp có thể là một phần cộng thêm lớn vào giá thành ban đầu của quang phổ kế. Thực tế, mua máy làm lạnh tách rời có thể mất tổng là 5000 đô la, cộng với hóa đơn chi phí năng lượng tăng cao cho tuổi thọ của thiết bị.
Một giải pháp là loại bỏ hệ thống làm mát ngoài thay bằng công nghệ làm mát khí tích hợp tiến tiến. Quan niệm đơn giản, cách tiếp cận này tạo ra nhu cầu ít hơn so với các thiết kế thông thường cho bảo trì và thời gian chết. Nó tiết kiệm chi phí năng lượng liên tục nhiều hơn máy làm lạnh nước. Nó loại bỏ sự rò rỉ và ăn mòn. Nó đã chứng minh là ít bị hư hỏng, tránh được sự cần thay thế sớm và đắt đỏ.
Hệ thống quang học là trái tim của bất kì thiết bị ICP-OES nào. Quang học thông thường trong đa số quang phổ kế ngày nay sử dụng cách tử nhiễu xạ của các loại echelle. Trong khi các thiết bị này cung cấp hiệu suất thích hợp trong các trường hợp phân tích khác nhau, một số các ứng dụng có thể xảy ra khó khăn hoặc không cung cấp mức độ hiệu suất cần thiết.
Có thể kể đến bất lợi đầu tiên, cách quang phổ kế trên echelle xử lý các đường quang phổ làm nó dễ bị nhiễu khi quang phổ cho các yếu tố nhất định thể hiện quá gần nhau. Ánh sáng phản chiếu được gây ra bởi nhiều thành phần quang học của hệ thống làm tăng bức xạ nền và ảnh hưởng đến độ nhạy. Sự can thiệp ánh sáng này làm việc phân tích thỏa đáng các ma trận nhiều đường khó hơn, chẳng hạn như gặp phải kim loại hay một số chất hữu cơ.
Bất lợi thứ hai là độ phân giải phụ thuộc nhiều vào bước sóng của hệ thống echelle. Chúng thể hiện độ phân giải cao hơn trong khoảng 200 nm, nhưng lại cho kết quả thấp hơn trên 300 nm. Điều này làm nghiên cứu với các ma trận kim loại nhiều đường khó khăn hơn và có thể đỏi hỏi việc xử lý thêm – thêm thời gian, rắc rối và chi phí.
Thứ 3, hệ thống quang học trong tất cả quang phổ kế ICP-OES trên echelle thông thường sử dụng ít nhất bốn đến tám bề mặt phản chiếu (gương, lăng kính…). Tuy nhiên, sự truyền ánh sáng bị giảm thiểu tại mỗi lần phản chiếu. Hầu hết các hệ thống đã có cải tiến để cố gắng bù lại nhưng mất mát đó, nhưng chúng vẫn mất đi một phần ánh sáng đủ để làm suy giảm độ nhạy đáng kể trong một số trường hợp.
Vấn đề này trở nên nghiêm trọng hơn với khoảng quang phổ UV/VUV dưới 190 nm, dẫn đến suy giảm độ nhạy cho các bước sóng nhất định và các nguyên tố tương đương (nhôm tại khoảng 167 nm, chì tại 168 nm, phốt pho tại 177 nm, lưu huỳnh tại 180 nm…)
Thách thức khác: Sự tiếp xúc trực tiếp với môi trường của hệ thống quang học echelle đòi hỏi một nguồn cung khí thanh lọc đắt đỏ để thay thế không khí xung quanh. Nhưng nó cũng có tác hại đến sự ổn định đo. Bất kể sự thay đổi áp suất nào trong không khí xung quanh cũng tác động lên hệ thống quang học, thay đổi chỉ số nhiễu xạ của không khí quang học. Điều này dẫn đến bước sóng trôi, có thể ảnh hưởng xấu đến sự phục hồi của các kết quả chính xác.
Cuối cùng, giới hạn của quang học echelle có thể gây bất lợi cho sự lựa chọn các tùy chọn xem plasma khi mua một quang phổ kế. Các hệ thống xem xuyên tâm (radial-view) truyền thống thường không thể xử lý mức độ dấu vết tập trung của một lượng lớn các nguyên tố. Vì thế, người dùng có thể bị bắt buộc phải mua trục độ nhạy cao hơn hoặc thậm chí là hệ thống xem kép (dual-view), mặc dù bị ảnh hưởng từ độ ổn định và tương thích ma trận thấp hơn, trong khi sự phức tạp gia tăng của chúng đòi hỏi bảo trì và vệ sinh thêm, tăng chi phí.
Sáng tạo mới trong công nghệ quang học đang cải thiện hiệu suất đo như độ nhạy và độ ổn định, cũng như có tác động tích cực lên chi phí vận hành. Một phương pháp quang học đổi mới độc đáo được gọi là công nghệ Tối ưu hóa sắp đặt vòng Rowland (ORCA). (Ở đây, “vòng” diễn tả một sắp xếp quang học với một cách tử lõm, tối ưu hóa để hạn chế sự mất đi ánh sáng trong quá trình nhiễu xạ.)
Hệ thống quang học Echelle sử dụng công nghệ thiết bị tích điện kép/ thiết bị bơm điện (CCD/CID) được phát triển vào những năm 1990s, sử dụng cảm biến hai chiều làm nền tảng. Ngược lại, kĩ thuật ORCA tận dụng tối đa lợi thế của máy dò mảng tuyến tính. Đặc tính ORCA quan trọng nhất bao gồm độ nhạy trên một dải quang phổ rộng hơn và độ ổn định lâu dài tuyệt vời do các yếu tố như không cần thanh lọc quang học.
Trong nhiều ứng dụng công nghiệp, người dùng thường gặp phải hàm lượng cao các nguyên tố mục tiêu. Đối với loại hình nghiên cứu này, người dùng thường chọn các mẫu xem xuyên tâm với độ chính xác cao hơn và độ nhạy thấp hơn. Tuy nhiên, nếu những người dùng này đôi khi gặp phải những mô hình với nồng độ cấp vi lượng, hệ thống xem xuyên tâm trên echelle thông thường của họ sẽ có thể chứng minh là không đầy đủ. Thay vào đây, họ phải chọn một mô hình xem trục với độ nhạy cao hơn. Các thiết bị trên trục cân bằng độ nhảy cải tiến bằng độ chính xác thấp hơn, độ ổn định thấp hơn và độ tương thích ma trận thấp hơn, trong khi độ phức tạp hơn của chúng đòi hỏi bảo trì nhiều hơn và có chi phí vận hành cao hơn. Tùy thuộc vào cách sử dụng dự tính, người dùng có thể chọn một thiết bị hai cách xem mà có thể cung cấp cả hai khả năng. Thay thế đồng nghĩa với việc tốn kém hơn.
Ngược lại, quang học kích hoạt ORCA thường cho phép giới hạn phát hiện thấp và cho phép ngay cả một phiên bản xem kép xử lý nhiều ứng dụng phân tích dấu vết với độ nhạy thích hợp (ngoài việc nhìn xuyên tâm vốn có với độ chuẩn xác cao). Quang học ORCA tạo một đường dẫn quang học có độ sáng cao trực tiếp, giới hạn ánh sáng mất và ánh sáng thất lạc khi tối đa hóa tách quang phổ và băng thông thông tin. Những điều này và các sáng kiến kỹ thuật liên quan cải thiện độ nhạy và độ ổn định, cho phép hệ thống xử lý quang phổ nhiều đường dễ dàng hơn, tăng cường độ chính xác đo và giảm đi việc phải làm lại tốn kém.
Máy phát điện quang phổ kế thường không đủ mạnh để cung cấp mức độ hiệu năng cao cần thiết trong các phòng thí nghiệm trong thực tế. Ví dụ, trong trường hợp phân tích đòi hỏi tải plasma cao, quang phổ kế thông thường có thể khó khăn (hoặc thất bại) nếu bị thách thức cung cấp năng lượng khi đột ngột chuyển ma trận với các loại mẫu khác nhau. Việc xử lý mẫu liên tục có thể bị giảm hiệu quả.
Một thiết kế máy phát điện mạnh mẽ hơn, mới hơn cung cấp nguồn điện dự trữ dồi dào nên có thể xử lý tải plasma cực lớn và thích nghi nhanh chóng theo nhu cầu. Giả sử thiết bị này đang chạy một tập hợp các mẫu nước thải chứa mức độ tương đương các chất hữu cơ, nếu một mẫu đột ngột cho thấy mức độ chất hữu cơ cao hơn nhiều – gây nên tải plasma lớn hơn – hệ thống này có thể xử lý thay đổi và tiến hành đo mà không có sự phiền hà nào hoặc chậm trễ tốn kém.
Cuối cùng, phần mềm quá phức tạp và thói quen hoạt động của quang phổ kế truyền thống cũng có thể đòi hỏi sự đào tạo và học tập kéo dài (và vì thế cũng tốn kém). Sự chậm trễ như vậy có thể có một tác động tiêu cực đáng kể đến năng suất xử lý công nghiệp hoặc năng suất phòng thử nghiệm. Ngoài ra, những thiếu sót trong thiết kế nói trên, cùng với các thiếu sót khác, có thể cùng làm gia tăng khả năng xảy các lỗi gây tốn kém.
Quang phổ kế cũ và có cấu trúc truyền thống phải chịu gánh nặng của một số vấn đề vốn có trong thiết kế. May mắn là với sự ra đời liên tục của các công nghệ tiên tiến cải thiện hiệu suất ICP-OES, nhiều sự bận tâm và chi phí điều hành tốn kém đáng kể đã được loại ra khỏi hệ thống.
Ảnh: Đa số các hệ thống quang học trong quang phổ kế ICP-OES thông thường sử dụng ít nhất bốn đến tám bề mặt phản chiếu, bao gồm lăng kính. Tuy nhiên, sự truyền ánh sáng bị giảm thiếu theo mỗi lần phản chiếu.
Theo www.digital.laboratoryequipment.com
Tin bài khác
![[VIDEO] Hội thảo “Chất lượng nước – Những kỹ thuật mới nhất trong đảm bảo và kiểm soát chất lượng”](/resize/363/thu-vien-anh/hoi-thao-chat-luong-nuoc-vinalab-jaima-2024-12x363x4.jpg)
