TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên lưƠng thị loan

Hình 6 là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ các kim loại vào nồng độ Triton X-100 trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO₃ và Triton X-100

Kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp pha loãng bằng hỗn hợp HNO₃ 1% và Triton X-100 thì sử dụng hỗn hợp HNO₃ 1% và Triton X-100 với nồng độ 0,1% là tối ưu vì các nguyên tố Cu, Pb và Cd đều được phát hiện ở nồng độ cao nhất.

3.1.3. Phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng

Các dung dịch HNO₃ có nồng độ 0,1%; 0,5%, 1%; 1,5% và 2% được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của nồng độ HNO₃ trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng với chương trình có sẵn trong thiết bị (bảng 5). 1 mL mẫu huyết thanh được pha loãng đến 10mL lần lượt bằng các dung dịch HNO₃ nồng độ từ 0,1% đến 2%. Sau đó, cho vào các ống phá Teflon để tiến hành phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng.

Hàm lượng đồng, chì và cadimi xác định được trong phương pháp lò vi sóng ứng với từng nồng độ HNO₃ dùng để phân hủy mẫu được trình bày ở bảng 6.

Từ kết quả phân tích hàm lượng đồng, chì và cadimi trong các mẫu ta thấy trong phương pháp phân hủy mẫu huyết thanh bằng lò vi sóng, với nồng độ HNO₃ 1% thu được hàm lượng của các nguyên tố là cao nhất. Như vậy sử dụng HNO₃ với nồng độ 1% là tối ưu trong phương pháp phân hủy bằng lò vi sóng mẫu huyết thanh.

So sánh các phương pháp phân hủy mẫu để xác định hàm lượng các nguyên tố đồng, chì và cadimi trong mẫu huyết thanh cho thấy phương pháp phân hủy mẫu bằng lò vi sóng là tối ưu nhất cho xác định đồng thời cả ba nguyên tố Cu, Pb và Cd (bảng 7, hình 8).

Mẫu huyết thanh có thành phần nền tương đối phức tạp, quá trình phân tích đòi hỏi mẫu phải phân hủy tới dạng dung dịch đồng nhất mà không làm mất các đồng vị cần phân tích. Các yếu tố nền có khả năng ảnh hưởng tới việc phân tích. Để có được phương pháp phân tích chính xác, đề tài tập trung nghiên cứu xác định các điều kiện tối ưu trên thiết bị ICP-MS như chuẩn hóa số khối, tốc độ khí mang tạo sol khí, nguồn năng lượng ICP, thế điều khiển thấu kính điện tử - ion, thời gian phân tích mẫu và thời gian rửa sạch mẫu[2,4].

3.2.1. Chuẩn hóa số khối (Tunning)

Bước đầu tiên khi phân tích trên thiết bị ICP-MS đó là chuẩn hoá số khối (Tunning). Mỗi đồng vị có một số khối nhất định tuy nhiên không thể chuẩn hoá toàn bộ các nguyên tố mà việc chuẩn hoá phải thực hiện theo từng khoảng từ số khối nhỏ tới số khối lớn. Các nguyên tố dùng cho chuẩn hoá số khối gồm có: He (3,016); Mg (23,985); Rh (102,905); Ce (139,905), Pb (207,977); U (238,05). Các nguyên tố này có số khối từ nhỏ tới lớn bao phủ được toàn bộ các nguyên tố khác. Sau khi chuẩn hóa số khối ta tiến hành tối ưu các điều kiện phân tích. Hình 9 là hình ảnh chuẩn hoá số khối của các nguyên tố Ce, Pb, Rh, Mg và U

Tốc độ khí mang có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất tạo sol khí, nếu tốc độ khí nhỏ hiệu quả tạo sol sẽ kém, tuy nhiên nếu tốc độ khí quá lớn sẽ kéo theo một lượng đáng kể oxy, điều này là không mong muốn trong plasma. Khi có mặt oxy sẽ tạo ra một lượng oxit cản trở tới phổ, oxit của nguyên tố này có số khối trùng với số khối của nguyên tố khác. Việc khống chế tốc độ khí mang dựa vào tỉ số CeO/Ce, tốc độ khí mang hợp lí nhất sẽ cho tín hiệu cao nhất nhưng tỉ số CeO/Ce nhỏ hơn 0,03.

Năng lượng là yếu tố quyết định trong quá trình nguyên tử hoá hay ion hoá mẫu. Nguồn năng lượng ICP có ưu việt hơn hẳn so với các thiết bị khác. Nhiệt độ trong tâm Plasma có thể đạt từ 6000 ^oC đến 10000 ^oC cao hơn hẳn AAS (3000^oC). Trong máy ICP-MS, nguồn năng lượng phụ thuộc vào công suất của máy phát cao tần. Khảo sát công suất của máy phát cao tần RF từ 700 đến 1200 W với thay đổi 25 W một lần cho thấy công suất của máy phát cao tần RF tối ưu là 1000W (Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất). Kết quả ở bảng 9 và hình 11 cho thấy khi công suất máy phát cao tần tăng thì tín hiệu Rh tăng nhưng đến một ngưỡng mà công suất tiếp tục tăng thì quá trình ion hóa sẽ tạo ra ion +2 và tín hiệu của ion +1 sẽ giảm. Vì vậy, mức công suất 1000W là tối ưu nhất.

3.2.4. Khảo sát thế điều khiển thấu kính điện tử - ion

Hệ thấu kính điện tử - ion có tác dụng chọn và hội tụ chùm ion. Ngoài ra, nó còn có tác dụng hạn chế không cho các photon, các điện tử và phần tử trung hoà đi vào buồng phân giải phổ và tác động vào detector. Hoạt động của hệ thấu kính được điều khiển bởi thế đặt vào. Qua khảo sát thế điều khiển tối ưu là 7,2 volt – Cường độ tín hiệu của Rh cao nhất.



Hình 12: Tín hiệu Rh phụ thuộc thế thấu kính điện tử -ion
3.2.5. Khảo sát thời gian phân tích mẫu

Trong phân tích ICP-MS do sử dụng khí Ar tinh khiết, máy phát cao tần có công suất lớn, vì vậy chi phí vận hành cao. Do vậy nếu thời gian phân tích mẫu càng giảm thì sẽ càng giảm được chi phí phân tích.

Mẫu trước hết được bơm bằng bơm nhu động vào hệ sol hóa mẫu rồi vào tâm ngọn lửa plasma sau đó qua hệ thấu kính ion và bộ tách khối rồi được ghi nhận trên nhân quang điện. Thời gian mẫu đi từ ngoài vào đến khi thu nhận được tín hiệu là thời gian phân tích. Bảng 10 và hình 12, 13 là kết quả khảo sát theo thời gian phân tích mẫu trên thiết bị ICP-MS ELAN 9000 của Perkin Elmer. Mẫu khảo sát được thay đổi 5 giây/lần với 2 khoảng nồng độ Uran 0,1ppb và 1ppm.

Bảng 10: Kết quả khảo sát thời gian phân tích mẫu

Hình 12: Kết quả khảo sát thời gian phân tích với nồng độ nhỏ 0.1ppb

Vậy thời gian phân tích tối ưu cho tất cả các mẫu là 35- 40 giây.

3.2.6. Khảo sát thời gian rửa sạch mẫu

Kết thúc một giai đoạn đo một mẫu, thiết bi tiến hành rửa sạch các bộ phận chứa mẫu, bộ phận đưa mẫu vào thiết bị. Do vậy nếu giảm bớt thời gian này sẽ đỡ tiêu tốn khí và năng lượng. Thời gian rửa sạch mẫu được khảo sát đối với mẫu hàm lượng cao để áp dụng cho tất cả các mẫu. Hàm lượng mẫu khảo sát rửa sạch với U là 1ppm. Kết quả khảo sát thay đổi 5 giây/lần thu được như trong bảng 11 và hình 14.

Hình 14: Kết quả khảo sát thời gian rửa sạch mẫu với nồng độ cao 1 ppm

Như vậy, thời gian rửa sạch mẫu cho mẫu có hàm lượng cao như ²³⁸U có nồng độ 1ppm là 40- 45 giây. Để đảm bảo kết quả phân tích thì thời gian rửa sạch mẫu được lựa chọn là 45 giây. Trường hợp mẫu phân tích trước có hàm lượng cao hơn 1ppm thì cần xem xét kết quả của mẫu tiếp theo.